锡基无铅钎料的性能研究与新进展

介绍了现阶段锡基无铅钎料的使用和生产情况,归纳了钎料合金的特点,综述了不同系列无铅钎料的熔化特性、焊后的剪切强度及可焊性等,总结了目前无铅钎料研究所取得的新成果、新进展以及存在的问题。从锡晶须,虚焊等方面指出了无铅钎料可靠性的不足,并提出部分解决方案,指出了无铅钎料的发展趋势和应用前景。     

无铅软钎料的新进展

从环保角度出发,阐述了无铅钎料使用的必然性。介绍了国外无铅钎料的开发情况,尤其是近几年的进展。指出了现阶段研制的无铅钎料与市场要求的差距,提出相应对策。     

Ag含量对Sn-Zn-Ag无铅钎料腐蚀性能的影响

在Sn-Zn共晶钎料中加入不同含量的Ag元素制成Sn-9Zn-xAg无铅钎料,利用失重法、扫描电镜的腐蚀形貌观察以及EDS成分分析,分析了Sn-9Zn-xAg无铅钎料在3%NaCl溶液浸泡腐蚀情况下的腐蚀行为,并与Sn-Pb以及Sn-Zn钎料进行比较.结果表明:随着Ag含量的增加,钎料合金的抗腐蚀性能有所提高.     

无铅钎料发展现状

无铅钎料是绿色电子产品的一个重要组成部分。本文综述了近年来国际上无铅钎料的发展动态，并为国内企业如何适应这一趋势提出了建议。     

添加微量稀土元素的SnAgCu无铅钎料的研究

介绍目前国际上较为公认的SnAgCu系无铅钎料的特点,并汇总了国际上相关专利的情况.同时,结合本实验室的专利技术,介绍了添加微量稀土对SnAgCu系无铅钎料性能的影响,并着重研究了稀土对显微组织,特别是金属间化合物的影响规律.研究结果表明:从综合性能角度考虑,添加稀土的作用明显,特别是显著改善了钎料的抗蠕变性能,稀土添加量的最佳范围在w(0.05～0.25)%之间.适量的稀土添加,可有效抑制金属间化合物的生长,细化组织.     

无铅钎料开发研究现状

综述了国内外无铅钎料开发的新进展和部分钎料的应用情况,重点介绍了合金元素对Sn-Zn和Sn-Ag两种合金系的性能影响。结合目前的研究成果,详细介绍了无铅钎料开发的现状及前景。     

La对Sn-Ag-Cu无铅钎料组织与性能的影响

研究了微量稀土La对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅钎料显微组织、力学性能、断口形貌、润湿性能和熔点的影响.结果表明:La的质量分数为0.1%可使钎料合金晶粒细化,并显著提高钎料合金力学性能和润湿性能;添加La的质量分数为0.4%将形成粗大LaSn3初生枝晶相,降低力学性能和润湿性能;微量La使钎料合金的熔点轻微增加.     

无铅钎料对波峰焊设备的影响

目前,无铅钎料应用的日益推广使得波峰焊设备问题更加突出.其中主要的问题是设备的腐蚀及材料的寿命.为此,许多设备制造商提出了不同的方案来解决此类问题.这些方案涉及范围从不对元件进行改进到使用昂贵的金替代整个钎料锅及喷嘴.本文对制造波峰焊设备"钎料元件"的所用材料进行评估.     

微电子组装中Sn-Zn系无铅钎料的研究与开发

无铅钎料的研究开发是我国电子材料行业目前面临的紧迫课题.其中Sn-Zn系无铅钎料具有低的熔点,优良的力学性能,能获得可靠的钎焊接头,且其原材料丰富、价格便宜,有望替代Sn-Pb钎料.但该系钎料易氧化,抗腐蚀性较差,目前还未得到广泛的采用.介绍了开发新型无铅钎料应满足的要求,及几种有潜力的Sn-Zn系无铅钎料.     

Ag和RE对SnAgCuRE无铅钎料拉伸性能的影响

利用正交试验法,对SnAgCuRE系钎料合金的拉伸性能进行了检验。结果表明:SnAgCuRE系钎料合金的拉伸性能与Ag和RE的添加量密切相关,即拉伸强度会随Ag含量增大而提高;延伸率受RE影响最大,并在w(RE)为0.1%时延伸率和拉伸强度都达到最佳。当w(RE)达到0.5%时,会导致延伸率的下降。     

稀土改性的Sn-58Bi低温无铅钎料

研究了微量稀土对Sn-58Bi低温钎料的改性作用.试验添加质量分数为0.1 ?组混合稀土的无铅材料,并对比Sn-58Bi和Sn-58Bi0.5Ag合金.观察了钎料显微组织的变化并做了定量分析,采用DSC测试了钎料的熔化温度,同时测量了钎料的润湿性能、接头强度与硬度.结果表明,微量稀土添加细化了Sn-58Bi钎料合金的显微组织,对钎料的熔化温度几乎没有影响,能显著改善Sn-58Bi钎料的润湿性能和接头剪切强度,而且改善的程度优于添加微量Ag对Sn-58Bi钎料的作用.     

纳米颗粒增强无铅复合焊料的研究现状

熔化温度、润湿性及长期使用过程中的可靠性决定了无铅焊料的应用范围.通过添加适量纳米颗粒可显著提高无铅焊料的性能,特别是添加适量纳米Ag颗粒后SnCu焊料蠕变断裂寿命是未添加时的13倍.介绍了添加纳米颗粒对无铅焊料的物理化学性能的影响;探讨了纳米颗粒增强无铅复合焊料微观结构和力学性能;展望了纳米颗粒增强手段对焊料应用的前...     

颗粒增强Sn-Ag基无铅复合钎料显微组织与性能

通过外加法向Sn-3.5Ag焊料中加入体积分数为10%的微米级Cu、Ni颗粒制备了无铅复合钎料,对钎料的显微组织、拉剪及润湿性能进行了研究。结果表明,颗粒周围以及基板界面处的显微组织中生成了金属间化合物,其形态及大小因加入颗粒而不同。颗粒的加入提高了钎料钎焊接头的剪切强度,其中Cu颗粒增强的接头的剪切强度提高了33%,Ni颗粒的提高了20%。两种复合钎料的铺展面积均下降了约15%,其中Cu颗粒增强复合钎料润湿角由11°增加到18°。     

Effects of reflow on wettability, microstructure and mechanical properties in lead-free solders

Solder joints used in electronic applications undergo reflow operations. Such operations can affect the solderability, interface intermetallic layer formation and the resultant solder joint microstructure. These in turn can affect the overall mechanical behavior of such joints. In this study the effects of reflow on solderability and mechanical properties were studied. Nanoindentation testing (NIT) was used to obtain mechanical properties from the non-reflow (as-melted) and multiple reflowed solder materials. These studies were carried out with eutectic Sn-3.5Ag solders, with or without mechanically added Cu or Ag reinforcements, using Cu substrates. Microstructural analysis was carried out on solder joints made with the same solders using copper substrate.     

Resonant vibration behavior of lead-free solders

This study investigated the resonant vibration-fatigue characteristics of some potential lead-free solders, including Sn-Zn, Sn-Ag Sn-Cu, and Sn-Bi alloys. Results show that, under a fixed vibration force, the damping capacity and vibration-fracture resistance of Sn-Cu and Sn-Ag eutectic alloys with an off-eutectic structure are higher than Sn-Pb and are also higher than Sn-Bi and Sn-Zn. This is closely related to the vibration-deformed structure and crack-propagation morphology associated with the microstructural features of the materials. Also, the striated deformation in the Sn-rich phase can be regarded as an effective mechanism in absorbing vibration energy. Moreover, microstructural modification of the Sn-Zn eutectic alloy can be achieved through Ag addition, and thus, the damping capacity and vibration-fracture resistance can be significantly improved.     

电子组装用高温无铅钎料的研究进展

分析了国内外电子组装用高温无铅钎料的研究现状。指出目前常用的高温钎料仍然是高Pb焊料或80Au-20Sn钎料,导致焊料含Pb而污染环境,或者含质量分数为80%的Au而使焊料成本奇高。指明了Bi-Ag系钎料具有潜力替代高Pb焊料或80Au-20Sn钎料。未来的研究将在成分设计及可靠性等方面进行探索,以最终找到既经济又可替代传统高铅钎料的高温无铅钎料。     

低银无铅焊料的研制动态

分析了低银无铅焊料(w(Ag)≤1.0％)在成本、抗跌落性能、Ag3Sn化合物的形成等方面与高银焊料相比的优势,综述了低银焊料在应用过程中面临的问题,如高熔点与氧化、热疲劳性能、返修缺陷等,并列举了实例,提出了一些有针对性的解决方案.最后展望了低银无铅焊料的发展趋势.     

The characteristics of vibration fracture of Pb-Sn and lead-free Sn-Zn eutectic solders

This work investigated the fatigue fracture characteristics of Sn-7∼11wt.%Zn and Sn-30∼50wt.%PPb solder alloys under resonant vibration. For the alloys containing proeutectic Sn-rich grains, the results show stratum appearance on the deformation of coarse proeutectic grains. This stratum-type deformation will reduce the vibration resistance of Pb-Sn solder by inducing cracks. For the Sn-Zn system, fine eutectic structure will cause cracks to form and coalesce easily in the regions concentrated with small fibrous deformation grains, whereas hypereutectic structure shows coarse proeutectic Zn-rich particles as the crack initiation sites. Sn-t-Zn solders have better damping capacity than Pb-Sn solders. With hypoeutectic composition to induce stratum-type deformation and under lower vibration strain, these lead-free solders tend to exhibit superior crack propagation resistance, and, in that respect, are possible to replace Pb-Sn solders.     

Sn基无铅钎料与Cu基板间化合物Cu_6Sn_5的研究进展

主要介绍了Sn基无铅钎料和Cu基板在界面处反应生成的金属间化合物Cu6Sn5与焊接点可靠性的关系。综述了近年来Cu6Sn5的研究进展,内容包括:Sn基无铅钎料在Cu基板上形成的Cu6Sn5的生长形态、晶体取向、生长动力学以及纳米颗粒对界面Cu6Sn5尺寸及形貌的影响。