SnAgCuY系稀土无铅钎料显微组织与性能研究

研究了添加微量稀土Y对Sn3.8Ag0.7Cu钎料合金显微组织和性能的影响,通过对钎料的熔化温度、润湿性能、接头剪切强度的测试及显微组织观察,指出含微量稀土的SnAgCuY合金是性能优良的无铅钎料合金,同时确定了最佳的Y含量范围.     

SnAgCuY系稀土无铅钎料显微组织与性能研究

研究了添加微量稀土Y对Sn3.8Ag0.7Cu钎料合金显微组织和性能的影响,通过对钎料的熔化温度、润湿性能、接头剪切强度的测试及显微组织观察,指出含微量稀土的SnAgCuY合金是性能优良的无铅钎料合金,同时确定了最佳的Y含量范围.     

添加微量稀土对SnBi基无铅钎料显微组织和性能的影响

研究了添加微量稀土对Sn58Bi基无铅钎料熔化温度、润湿性能、钎焊接头强度、高温时效前后IMC厚度的变化和显微组织的影响,并与添加一定量Ag对Sn58Bi钎料的试验结果做了比较.试验所用钎料为Sn58Bi,Sn58Bi0.5Ag,Sn58Bi0.1RE和Sn58Bi0.5Ag0.1RE,添加稀土为Ce基混合稀土.试验结果表明,添加微量稀土不仅抑制了Sn58Bi钎料高温时效引起的IMC的生长,而且细化了显微组织;微量稀土添加对钎料熔化温度没有明显影响,但能显著改善Sn58Bi钎料的润湿性能和接头强度,而且改善的程度优于添加微量Ag对Sn58Bi钎料的作用.     

Ni/P/Ce元素对SnAgCu无铅钎料性能和组织的影响

研究添加微量单一Ni、P或稀土Ce元素对Sn3.0Ag0.5Cu(质量分数, %)无铅钎料熔化温度、润湿性能、时效前后钎焊接头的剪切强度和显微组织的影响。结果表明：单一Ni、P和稀土Ce元素的添加,对Sn3.0Ag0.5Cu钎料合金的熔化温度影响很小;P元素的加入能够增大合金的润湿力,缩小润湿时间。加入单一的Ni或稀土Ce元素对合金的润湿性能和接头时效前的剪切强度影响不大,但能够很好地抑制高温时效引起的接头剪切强度的下降。此外,P 元素的添加明显地改善了合金的抗氧化性能,但稀土Ce元素的添加对其有所恶化。这些性能的改变与微量Ni、P或稀土Ce元素对其显微组织的影响有关     

等温时效中稀土Er对Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅钎料显微组织演化的影响

系统研究了等温时效中添加微量稀土Er对Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料合金显微组织演化规律的影响.结果表明,Er对Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料显微组织及等温时效过程中显微组织的演化产生了重要影响.在钎焊过程中,Er有效地细化了钎料组织,改变了钎料内部Cu-Sn金属间化合物的形态、尺寸及分布情况.在等温时效过程中,钎料内部生成的ErSn3金属间化合物为组织的再结晶过程提供了大量的形核质点,有效避免了再结晶组织的粗化及裂纹的产生和扩展.     

Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE无铅钎料为研究对象,借助扫描电镜和X衍射等检测方法研究了Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响.结果表明,添加适量Ni元素能显著细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金初生β-Sn相和共晶组织,抑制焊点界面区(Cu,Ni)6Sn5金属间化合物的生长和表面粗糙度的增加,提高无铅焊点抗剪强度.当Ni元素添加量为0.1%时,钎料合金组织细小均匀,共晶组织所占比例较多;焊点界面IMC薄而平整,(Cu,Ni)6Sn5颗粒尺寸小,对应焊点抗剪强度最高为45.6 MPa,较未添加Ni元素焊点提高15.2%.     

Ni对SnAgCuRE钎料及其钎焊接头性能的影响

以商用Sn3.8Ag0.7Cu为参照系,研究了Ni对Sn2.5Ag0.7Cu0.1 RE钎料合金及其钎焊接头性能的影响。研究结果表明,添加0.05%(质量分数)Ni能在不降低Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金抗拉强度的同时显著提高其伸长率,是商用Sn3.8Ag0.7Cu的1.4倍;相应地钎焊接头的蠕变断裂寿命最长,为未添加Ni时的13.3倍,远高于现行商用Sn3.8Ag0.7Cu的,满足微电子连接高强韧高可靠性无铅钎料合金系的需求。     

微量Ni对Sn2.5Ag0.7Cu钎料组织和性能的影响

研究微量Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu钎料显微组织和力学性能的影响。结果表明,Sn2.5Ag0.7Cu合金主要由β-Sn相、Ag3Sn相和Cu6Sn5相组成;添加微量的Ni元素后,可以有效地细化合金的内部组织,且共晶组织内部产生以Cu6Sn5相为基的(Cu,Ni)6Sn5相,或Ag3Sn相为基的(Ag,Ni)3Sn相。焊点界面主要为Cu基体、IMC层和钎料3个区域;随着钎焊时间的延长或钎焊温度的增加,IMC层在Cu基体侧较为光滑平坦,而钎料侧呈现扇贝状分布;钎焊接头的剪切强度都是呈先增大后减小趋势,在钎焊时间240 s和钎焊温度300℃达到最大值48 MPa。     

超声波和电场共同作用下SnAgCuRE/Cu钎焊接头的时效特性

研究了时效对电场和超声振动共同作用下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu钎焊接头组织与性能的影响。结果表明:Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu钎焊接头界面生成的IMC主要由靠近钎料合金一侧的Cu6Sn5相,而时效后界面靠近Cu一侧出现Cu3Sn。时效过程中,随着时效时间和时效温度的增加,Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu界面区生长受扩散机制控制,IMC总厚度增加,力学性能下降。     

Ce对无铅焊锡合金组织及性能的影响

研究了不同稀土Ce含量对Sn3Ag2.8Cu无铅焊锡合金显微组织、熔化特性、铺展性能及蠕变断裂寿命的影响.试验结果表明,添加微量稀土Ce,对合金的熔化特性影响不大,但能够明显改善合金的铺展性能,当稀土质量分数为0.1%时,铺展面积提高约50%;同时,适量稀土的添加,能够显著细化无铅焊锡合金组织,但Ce质量分数超过0.1%,在组织中会出现稀土化合物;适量稀土Ce能够显著延长Sn3Ag2.8Cu钎料接头在室温下的蠕变断裂寿命,当稀土Ce质量分数为0.1%时,蠕变寿命达到Sn3Ag2.8Cu钎料的9倍以上.综合考虑,最佳稀土Ce质量分数为0.05%～0.1%.     

RE对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点性能的影响

利用X射线衍射分析仪(XRD)和JSM-5610LV扫描电镜(SEM)研究RE含量对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点界面区显微组织、剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明:Sn2.5Ag0.7CuxRE焊点界面区金属间化合物由靠近钎料侧Cu6Sn5和靠近Cu基板侧Cu3Sn构成;添加微量RE可细化Sn2.5Ag0.7Cu焊点内钎料合金的显微组织和改善钎焊接头界面区金属间化合物的几何尺寸及形态;当RE添加量为0.1%时,焊点的剪切强度最高,蠕变断裂寿命最长。     

超低银SAC钎料焊点界面显微组织演化

研究了复合添加Ga/Nd元素的超低银Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料在长期时效过程中的微焊点界面组织演化情况. 结果表明,复合添加适量Ga/Nd元素可以显著改善时效后微焊点界面组织,抑制微焊点界面附近大块状金属间化合物以及稀土相的生成. 经720 h时效后,即使在含有过量Nd元素的微焊点界面仍没有发现明显的Ag₃Sn相和稀土相,取而代之的是小块状的新相,结合EDS和XRD分析结果推测该相含有Ga₂Nd与Cu₆Sn₅. 经过长期时效处理后,微焊点抗剪力接近Sn-3.8Ag-0.7Cu焊点抗剪力的90%,具有较好的力学性能.     

RE对微连接用SnAgCuRE钎料合金组织及性能的影响

以Sn2.5Ag0.7Cu系钎料合金为基础,添加少量的RE,研究RE添加量对合金组织、力学及物理性能的影响,以确定最佳RE添加量。     

稀土Ce加速Sn晶须生长的研究

稀土被认为是金属中的"维他命",在钎料中添加微量的稀土Ce可以显著地改善钎料合金的综合性能.然而,当钎料中添加过量的稀土时,将会发现Sn晶须的快速生长现象.结果表明,如果将Sn3.8Ag0.7Cu1.0Ce钎料内部的稀土相暴露于空气中,稀土相将发生氧化而产生体积膨胀,钎料基体对体积膨胀的抑制作用将使稀土相内部产生巨大的压应力从而加速Sn晶须的生长.     

不同钎料对QFP焊点可靠性影响的有限元分析

采用有限元方法研究了不同钎料钎焊QFP器件焊点的可靠性.结果表明,焊点根部、焊趾部位以及引线和焊点交界处为应变集中区域.分析探讨了Sn3.8Ag0.7Cu,Sn9Zn,Sn63Pb37三种钎料的模拟结果,焊点的应变曲线图显示,Sn63Pb37钎料焊点的等效应变最大,Sn9Zn钎料居中,Sn3.8Ag0.7Cu焊点的等效应变最小,表明Sn3.8Ag0.7Cu替代Sn63Pb37作为微元器件组装的组装材料具有更好的焊点力学性能.通过分析QFP64和QFP208两种器件焊点应力曲线图可以看出,QFP208器件焊点的应力值小于QFP64器件焊点的应力值,从而具有更高的可靠性.     

无铅焊料在NaCl-Na_2SO_4-Na_2CO_3模拟土壤溶液中的腐蚀浸出行为

研究了Sn-3.5Ag-0.75Cu和Sn-0.75Cu焊料合金在NaCl-Na_2SO_4-Na_2CO_3模拟土壤溶液中的腐蚀浸出行为,并与Sn-37Pb焊料合金的腐蚀浸出行为对比分析。研究表明,这3种焊料合金中Sn的浸出量随时间的延长趋于平缓,且Sn-0.75Cu焊料合金中Sn的浸出量最高,添加Ag元素后明显抑制了Sn-3·5Ag-0·75Cu焊料合金中Sn的浸出;Ag,Cu,Pb的浸出量随时间的延长呈线性增加,且Ag,Cu的浸出量较少。3种焊料合金浸出后表面产物层较厚,主要由Sn_4(OH)_6Cl_2和SnO组成,其中Sn-0.75Cu焊料合金的表面产物层有裂纹和孔洞,Sn-3.5Ag-0.75Cu焊料合金的表面产物相对致密,而Sn-37Pb焊料合金的表面产物局部出现剥落现象。这3种焊料合金浸出动力学行为存在差异,主要与表面产物的相组成和形貌有关。     

稀土镧对Sn3．5Ag0．5Cu钎料组织性能的影响

运用莱卡显微镜、显微硬度计、拉伸试验机等仪器设备,研究添加不同含量稀土元素La对Sn3．5Ag0．5Cu钎料及其与Cu基体焊合后微观组织及性能影响。结果表明：添加不同含量的稀土La均能使Sn3．5Ag0．5Cu钎料及其与Cu基体焊合后组织与性能得到改善,其中以La含量达到0．05％时为最优,显微硬度及剪切强度分别提高14％和10．7％;基于热力学理论计算结果表明稀土元素La具有“亲Sn”倾向,可减小钎料中锡基化合物界面锡的活度,降低IMC的长大驱动力。