Sn-Cu系无铅钎料微合金化研究进展

电子产品绿色化的需求促进了电子组装中钎料合金的无铅化发展。目前,Sn-Cu系钎料以优良的综合性能和较低的成本成为最具使用前景的无铅钎料之一。但是Sn-Cu系钎料的熔点较高,在Cu基上的铺展性和钎焊性也较Sn-Pb钎料差,这在很大程度上限制了其应用。通过添加多种合金元素可改善Sn-Cu合金的微观组织和焊接性能。本文首先系统地综述了合金元素对Sn-Cu系无铅钎料微观组织、润湿性、力学性能等的影响,然后指出Sn-Cu系无铅钎料存在的问题。最后,对Sn-Cu系无铅钎料的发展方向和前景进行了展望。     

无铅钎料的研究与开发

由于现行的Ｓｎ－Ｐｂ合金钎料中铅是有毒的，因此研究开发无铅软钎料是我国电子材料行业所面临的新课题。     

电子组装用SnAgCu系无铅钎料的研究进展

SnAgCu钎料广泛应用在电子组装领域,被认为是传统SnPb钎料的最佳替代品。但与Sn63Pb37钎料相比,SnAgCu钎料抗氧化能力差,钎料内部及焊点界面存在脆性金属间化合物块及服役期间焊点抗蠕变、疲劳性能较低。添加合金元素和纳米颗粒可以显著改善SnAgCu钎料的组织和性能,提高焊点可靠性。这对发展新型高性能无铅钎料是一个行之有效的办法。本文结合国内外SnAgCu系无铅钎料的最新研究成果,全面阐述了合金元素和纳米颗粒等因素对钎料的润湿性、抗氧化性以及焊点显微组织和可靠性的影响,指明了该钎料目前研究中存在的问题及今后的研究方向。     

电子组装用无铅钎料的研究进展

随着电子组装技术的发展和人们对环境日益关注,研制和开发无毒高性能的无铅钎料替代传统的Sn Pb钎料成为热点。本文综述了无铅钎料使用的必然性和近年来国内外对无铅钎料研究的新进展,并介绍了今后可能的发展趋势。     

SnAgCu系无铅钎料技术发展

本文主要讨论了SnAgCu系无铅钎料技术及专利的发展现状,分析其特点与优势,发现该合金在一个较大成分范围熔化温度都接近共晶温度。研究发现在该合金中添加微量La、Ce混合稀土,在保持原有优良物理性能及钎焊工艺性能的同时合金的抗蠕变性能及服役可靠性,同时钎料成本低廉。另外,采用微米/亚微米颗粒,可进一步增强其抗蠕变性能及组装接头的尺寸稳定性,满足光通讯等电子设备制造的特殊要求。     

电子封装用Sn‒Ag‒Cu低银无铅钎料研究进展及发展趋势

目的 为了适应高银钎料向低银钎料转变的发展趋势,综述近年来对低银SnAgCu钎料的最新研究,展示其在电子封装材料领域中宽广的应用前景。方法 通过分析国内外有关低银钎料的研究成果,详细介绍合金化和颗粒强化等方法对低银钎料熔化特性、润湿性、显微结构、界面组织、力学性能的影响,重点总结元素掺杂的最佳添加量以及改性机理。结论 通过添加金属元素、稀土元素、纳米颗粒,采用新型搅拌技术能有效提升钎料性能,部分改性后的低银复合钎料性能达到了高银钎料性能水平。     

电子微连接高温无铅钎料的研究进展

基于环保的压力和人类健康的需求,电子产品微连接材料采用无铅钎料代替传统含铅钎料已是必然趋势。总结了新型无铅高温钎料的基本要求,重点评述了Bi基合金、Au基合金、Zn基合金和Sn-Sb基合金等几类钎料国内外研究现状,指出通过多元合金相图计算、合金化、材料复合化的方式开发成本、工艺性能均能与含铅钎料相媲美的无铅高温钎料。     

无铅钎料的研究开发现状

综述了近年来国内外无铅钎料的研究开发现状和部分无铅钎料的应用情况。重点介绍了国内外Sn-Ag和Sn-Zn系无铅钎料的研究与发展,以及合金元素对Sn-Ag和Sn-Zn系无铅钎料的微观组织、润湿性、熔点、腐蚀行为等方面的影响,并介绍了微量稀土元素对无铅钎料的组织和性能的影响。     

纳米颗粒对无铅钎料改性的研究进展

随着电子器件趋于微型化、多功能化,微电子封装中的焊点与间距互连要求更小,对焊点的可靠性提出了更高的要求,而在电子封装中钎料对焊点可靠性起着至关重要的作用.近年来,人们越来越注重绿色发展理念,对铅的毒性关注度日益增强,并且各国纷纷立法禁止使用含铅钎料,推动了无铅钎料的快速发展.但是,现有无铅钎料均存在成本高、润湿性差、可靠性低等问题.因此,探索并研发性能优异的无铅钎料任重而道远.目前,许多研究者选择在无铅钎料中添加纳米颗粒以增强复合钎料的综合性能,如金属颗粒、金属化合物颗粒、碳基纳米材料等.研究表明,纳米颗粒的加入可以细化钎料基体组织,抑制金属间化合物(IMC)的生长,提高钎料的力学性能.因此,研发颗粒增强型无铅钎料以改善钎料合金的整体性能成为研究的热点.本文综合分析了不同类型、不同尺寸、不同含量的纳米颗粒对无铅钎料组织性能的影响与作用机理,综述了添加纳米颗粒对钎料的显微组织、润湿性能、力学性能、蠕变性能、电迁移特性和可靠性的影响.此外,概述了亚微米颗粒对三维封装互连焊点的改性作用.最后,总结了纳米颗粒增强无铅钎料的不足之处,并对其未来发展进行展望,以期为日后研发高性能的颗粒增强型无铅钎料提供基础理论指导.     

Ag-Cu-In-Sn钎料加工工艺的研究

Ag-Cu-In-Sn系合金钎料,熔化温度在557～693℃之间,适合于电真空、半导体及微电子器件在真空或保护气氛中无钎剂中温钎焊.对In Sn含量为20%的Ag-Cu-In-Sn合金,采用强制大变形热挤压开坯的方式,得到了0.1 mm以下的薄带钎料.通过金相观察、SEM、XRD及拉伸力学试验对钎料的金相组织、相结构、熔化温度及力学性能进行了分析测试.结果表明:对In Sn含量为20%的Ag-Cu-In-Sn合金钎料,采用强制大变形热挤压开坯,可得到0.1 mm以下的薄带钎料,成材率达到60%以上;Ag-Cu-In-Sn合金主要由具有面心立方结构的富Ag的α相和具有复杂结构富Cu的β相,及少量的Cu41Sn11、Ag3 In、CuSn等中间相化合物组成;材料的抗拉强度高达495 MPa;材料的断裂机制为微孔聚集型断裂,微观组织中有明显的韧窝存在.     

SnAgCuEr系稀土无铅钎料的显微组织与性能研究

系统研究了添加微量稀土Er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SnAgCuEr合金是性能优良的无铅钎料合金,同时确定了最佳的Er含量范围.     

Sn-0.65CuX亚共晶改性钎料的液态性能

采用一种新的制造工艺,制备了Sn-0.65CuX(X为Ga、In、Bi、Ge、Sb、Ni、P、Re等掺杂元素)亚共晶改性钎料,研究了液态钎料在265℃温度下的抗氧化性、润湿性和漫流性.结果表明,原子掺杂与亚共晶的成分设计可以显著改善液态钎料的工艺性能,并延长钎料在使用条件下成分和性能的稳定性.在265℃大气气氛下,液态Sn-0.65CuX改性钎料表面氧化渣的生成速率仅为0.38mg/cm2·min;当采用RMA-flux钎剂时,在铜表面的润湿时间为0.88s,3s润湿力为0.79mN,扩展率为77.5%.     

BCu50ZnMnNiSi多元铜基钎料的研究

提出了一种含Ｎｉ、Ｓｉ的适合钎焊合金白口铸铁的Ｃｕ基ＣｕＺｎＭｎ多元钎料,并对ＢＣｕ５０ＺｎＭｎＮｉＳｉ钎料的熔化特性、钎焊工艺性能、钎料组织以及力学性能进行了研究。研究结果表明,与普通ＣｕＺｎ合金钎料比较,ＢＣｕ５０ＺｎＭｎＮｉＳｉ钎料钎焊冶金特性优异,界面冶金结合致密,尽管钎料中含有多元合金元素,钎焊后钎缝仍有较好的塑必     

凝固方式对Sn-Bi钎料组织和性能的影响

采用炉冷、空冷、水冷和液氮冷却方式以及外加磁场的方法研究不同的凝固方式对Sn-Bi钎料的冲击韧性和显微组织的影响.研究结果表明,快速冷却与旋转磁场均能细化钎料合金的微观组织,抑制粗大树枝晶的生长,但快速冷却会造成Bi的偏析,旋转磁场会造成组织不均.同时快速冷却与旋转磁场都会破坏含Ge合金的塑性改善机制,造成含Ag合金中Ag3Sn相粗大,而旋转磁场的离心力作用还会造成Ag3Sn相和Bi相的宏观偏析.在组织细化以及成分偏析的共同作用下,Sn-57Bi共晶钎料的冲击韧性随冷却速率的增大呈现先增加后减少的趋势.     

SnAgCu无铅钎料元素浸出行为研究

对常用的Sn-3.5%Ag-0.5%Cu无铅钎料及Sn-3.5%Ag-0.5%Cu/Cu焊接接头在H2SO4、NaOH、HNO3和NaCl溶液中进行了元素浸出试验,研究电子产品中重金属元素在不同环境中的浸出行为,从而分析电子产品的掩埋对土壤和地下水污染情况及如何合理选择填埋场所.结果表明,在不同环境中SnAgCu无铅钎料及其钎焊接头的各金属元素浸出行为有较大差别.对于SnAgCu钎料而言,对Sn的浸出量影响最大的是Cl-对Ag的浸出量影响最大的是SO2-4各溶液对Cu的浸出量影响不大;就SnAgCu/Cu焊接接头而言,对Sn和Cu的浸出量影响最大的是OH-而对Ag的浸出量影响最大的是Cl-.因此,一般掩埋Sn-3.5%Ag-0.5%Cu钎料最好的土壤应为酸性土壤,且土壤中Cl-、SO2-4不宜过高.     

低熔点Sn-Ag无铅钎料力学性能回归分析

首次运用Matlsb回归分析的方法研究不同成分的无铅钎料的力学性能,从而得到成分与相关力学性能的定量关系,为拟订科学合适无铅钎料配方提供可靠的理论指导.     

锡锌系无铅钎料用免清洗助焊剂的润湿性评价

简要介绍了锡锌系无铅钎料的研究背景,针对锡锌系钎料容易氧化和润湿性差的缺点,研制了一种无松香无卤素的新型免清洗助焊剂.并且选用一种无机盐助焊剂和一种松香型助焊剂作为对比,进行了扩展率试验和润湿力试验以评价3种助焊剂的润湿性.试验结果表明,这种新型免清洗助焊剂能够提高Sn-9Zn共晶钎料的润湿性,并且助焊剂残留物少,无腐蚀,可免除焊后清洗工艺,符合环保要求,有利于促进Sn-9Zn无铅钎料在电子工业中的实际应用.     

AgCuZnSn钎料制备方法及合金化的研究进展

AgCuZnSn钎料作为绿色环保型硬钎料,一直是国内外钎焊学术界和产业界关注的热点。主要对近20年国内外有关AgCuZnSn钎料的研究报道进行评述,首先对AgCuZnSn钎料体系进行概述,其次从制备方法角度对现有AgCuZnSn钎料的研究进行了归纳分析,然后详细综述了AgCuZnSn钎料合金化的研究进展,分析元素In、Ga、Ni、P、Mn、La及合金Ni-P、Ga-In、Ga-In-Ce的调控作用,最后提出AgCuZnSn钎料研究和应用过程中存在的不足,并对其未来发展的方向进行了展望,为新型AgCuZnSn钎料的进一步研究提供理论指导和参考信息。     

Ce的添加对SnAgCu系钎料组织和性能的影响

通过向Sn-0.3Ag-0.7Cu系无铅焊料中添加微量稀土Ce,研究不同稀土含量对Sn-0.3Ag-0.7Cu合金的熔化温度和润湿性的影响,同时利用扫描电子显微镜(SEM)对焊料的显微组织进行了分析.实验结果表明,添加Ce对焊料的熔化温度影响不大,但对合金的润湿性和微观组织影响较大.当ω(Ce)=0.10%时,焊料合金的综合性能较好.