Ag-Ti_4活性钎料钎焊AlN与W-Cu合金研究

研究了在真空条件下采用Ag—Ti4活性钎料对AlN陶瓷与W—Cu合金的活性钎焊。试验获得了性能良好的AlN陶瓷与W—Cu合金的焊接组件,力学性能测试发现,剪切强度可达114.9MPa,试样断裂发生在AlN陶瓷一侧。通过SEM,EDX方法分析了焊接层的显微结构和元素分布,分析了连接强度较高的原因。通过XRD分析方法测定了焊接的冶金结合及新相的生成。     

金属/陶瓷发热体钎焊接头的残余应力分析

采用热弹塑性有限元方法,在考虑了材料性能参数随温度变化情况下,分析了采用Ag—Cu—Ti钎料钎焊A12O3陶瓷与Ni金属丝的钎焊接头,在钎焊和随后再次加热过程中产生的应力大小和分布情况,计算中着重考虑了钎料对接头残余应力的影响。分析结果表明,在钎料与陶瓷的界面处存在着较大的残余拉应力,影响了钎焊接头的连接强度,并可能在界面的陶瓷侧产生裂纹。通过试验对比,认为在此类连接结构中,钎料是造成接头形成较大残余应力的主要因素。同时。选择合适厚度的钎料会降低钎焊接头的残余应力,改善接头连接强度。     

氮化硅陶瓷与40Cr钢钎焊接头性能的研究

本文研究了钎料中活性金属元素对母材,特别是对氮化硅陶瓷的润湿性及对氯化硅陶瓷与40Cr钢钎焊接头性能的影响机制。活性元素的选用,应从活性元素能否与陶瓷生成晶格一致或相似的新相、合金热力学及合金相变原理出发;通过测试,在Ti、车Zr、AeI、V等活性金属中,选用Ti做为钎焊氮化硅陶瓷与40Cr钢钎料中的活性金属元素,确定了最佳系列钎料。钎料中的活性元素含量,直接影响接头的强度,确定了活性金属元素Ti的最佳含量。通过加入过渡层金属改善钎焊接头性能的研究,结果表明,过渡层金属的选择,在膨胀系数基本匹配的条件下,尽可能选择弹性模量、屈服强度小的材料做过渡层,使其产生塑性变形,以缓和接头的热应力。同时,过渡层金属的厚度、钎焊工艺参数,对接头的强度也有着直接影响。     

Ti对Sn0.7Cu无铅钎料润湿性和界面的影响

研究了Ti的加入对Sn0.7Cu无铅钎料润湿性能以及钎料/Cu界面微观组织的影响.结果表明:在Sn0.7Cu中添加微量Ti,提高了钎料的润湿性能,可使铺展面积提高5％左右,当钎焊时间为3s时,界面金属间化合物(IMC)形貌由原来的扇贝状变为锯齿状;随着钎焊时间延长,Sn0.7Cu/Cu和Sn0.7Cu0.008Ti/C...     

氧化锆陶瓷与铸铁直接钎焊用钎料的研究

高温结构陶瓷,由于它所共有的优越性能,近年来引起了人们的重视,并获得了深入研究和广泛应用。高温结构陶瓷在工程上应用。为数不少的是以陶瓷与金属材料组成复合构件形式出现。因此、高温结构陶瓷与金属的焊接技术研究,对高温结构陶瓷的开发和拓宽领域,具有重要意义。本文对氧化锆陶瓷与HT23—48铸铁直接钎焊用活性金属钎料进行了研究。研究结果表明,氧化锆陶瓷与铸铁直接钎焊用活性金属钎料中Ag—cu—Ti系列钎料性能最好。     

陶瓷—金属活性连接用银—铜—钛钎料

介绍一种新的金属-陶瓷连接用Ag—Cu—Ti系活性钎料的特点及使用形式,并介绍了北京有色金属研究总院研制的Ag—Cu—Ti合金型钎料。     

铝软钎焊时钎料元素的化学选择吸附作用

铝软钎焊的关键问题是钎焊接头耐蚀性差。本文以普通 Pb—Sn 软钎料为基体,加入能与 Al 形成界面化合物的合金元素改变钎焊接头界面电极电位和改善钎料与母材间的结合,从而提高铝软钎钎焊接头的耐蚀性。试验研究表明:加入合金元素 Ag的 Pb—Sn 钎料钎焊 Al 时,Ag 向 Al 表面的化学选择吸附作用明显,由于形成 Ag—Al 化合物使耐蚀性显著提高。本文还提出不同工艺因素对铝软钎焊接头耐蚀性影响的试验结果。     

提高复合电镀陶瓷与金属钎焊接头强度的方法

为进一步提高复合电镀Ni-Ti陶瓷与金属钎焊接头的强度,提出了一种两步法的新方法。这一方法辉光扩散在先,钎焊在后。研究表明,采用这一方法,镀膜陶瓷钎焊接头的强度达到232-256MPa。强度显著提高的原因在于辉光扩散使得Ni—Ti镀层中的Ti原子在陶瓷界面形成了明显的富集。     

SnAgCu系钎料合金对表面贴装元件润湿特性研究

采用润湿平衡法,研究了水溶性钎剂条件下SnAgCu系钎料合金对表面贴装元件的润湿特性.试验结果表明,钎焊温度对润湿力作用显著.Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金的最大润湿力为1.265 mN,其最佳工艺参数分别为:预热时间15 s,钎焊温度255℃和钎焊时间5 s.该润湿力高于目前商用的Sn3.0Ag0.5Cu钎料,与Sn3.8Ag0.7Cu钎料润湿力相当,完全能够满足表面组装行业对无铅钎料润湿性能的要求.     

Sn对BiSbCu钎料钎焊工艺性能的影响

在BiSbCu钎料中添加Sn,分析Sn对BiSbCu钎料合金钎焊工艺性能的主要指标——钎料熔点和铺展面积的影响.结果表明:在Bi5Sb2Cu钎料合金中加入Sn可以显著降低钎料的熔点和显著增强钎料合金的铺展性能.当Sn的质量分数为10％时,Bi5Sb2Cu钎料的铺展面积为26.22 mm2,钎焊工艺性能最好.     

Sn对BiSbCu钎料钎焊工艺性能的影响

在BiSbCu钎料中添加Sn,分析Sn对BiSbCu钎料合金钎焊工艺性能的主要指标——钎料熔点和铺展面积的影响。结果表明:在Bi5Sb2Cu钎料合金中加入Sn可以显著降低钎料的熔点和显著增强钎料合金的铺展性能。当Sn的质量分数为10%时,Bi5Sb2Cu钎料的铺展面积为26.22 mm2,钎焊工艺性能最好。     

Sn-58Bi-0.5Ce/Cu界面金属间化合物的性能研究

研究了Sn-58Bi-0.5Ce/Cu钎焊接头在120℃时效过程中界面组织形貌及金属间化合物层(IMC)的厚度变化。结果表明:在Sn-58Bi-0.5Ce/Cu钎焊接头界面处形成了较为平坦的双层金属间化合物,靠近钎料的上层为Cu6Sn5相,邻近Cu基板的下层为Cu3Sn相。等温时效处理后,IMC层逐渐凸起,且随着时效时间的增加,IMC层不断增厚。通过对实验数据进行拟合,得到钎焊接头界面IMC层的生长速度常数为5.77×10–17m2/s。     

AlN陶瓷与无氧铜的活性封接

采用Ag-Cu-Ti活性钎料对AlN陶瓷与无氧铜进行了钎焊。通过对焊接件气密性的测试、陶瓷/金属结合界面的微观分析以及界面化学反应的热力学计算,得出以下结论:Ag-Cu-Ti2.0钎料可以实现AlN与无氧铜的气密封接,漏气速率Q<10×10-8Pa.L/s;钎料与陶瓷界面存在一定厚度的化学反应区,反应产物主要是TiN。     

成分分析在确定多元系合金物相中的作用

以Cu-Ti活性钎料焊接的Al2O3/碳钢为例,说明对多元系合金、尤其是不同材料结合的界面进行物相分析时,不仅要用X射线衍射、电子衍射技术,而且要配以成分分析才能得到正确的结果。本实验用75Cu-25Ti钎料对Al2O3陶瓷/碳钢实施钎焊,钎焊温度1 050℃、保温时间30 min,通过TEM、XRD、SAED、EDS对界面进行综合分析,确定界面新生相主要为Ti4Fe2O相。     

SnBiEr/Cu界面反应及时效过程中IMC的研究

采用SEM观察等手段研究了Sn58BixEr(x=0,0.1,0.5;表示添加质量分数0.01%,0.5%的Er)/Cu钎焊接头界面反应以及在120℃时效过程中金属间化合物(IMC)的生长行为。实验结果表明:Sn58BixEr/Cu钎焊接头IMC层厚度随着钎焊温度的升高而增厚,添加微量的Er能够有效抑制界面IMC的生长。在时效过程中,界面IMC层的厚度随着时效时间的增加而逐渐增厚。通过对实验数据进行拟合,得出120℃时效温度下Sn58Bi0.1Er/Cu和Sn58Bi0.5Er/Cu的IMC层的生长速率常数分别为3.42×10–16 m2/s和2.84×10–16 m2/s。     

Sn-Cu、Sn-Ag-Cu系无铅钎料的钎焊特性研究

制备了Sn-0.7Cu、Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料,用润湿平衡法测量了钎料对铜的润湿曲线,研究了温度、钎剂活性、钎焊时间对润湿行为的影响,并与Sn-37Pb钎料进行了比较。结果表明:升高温度能显著改善无铅钎料对铜的钎焊性。当温度<270℃时,Sn-0.7Cu的钎焊性明显低于Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料;而当温度≥270℃时,两种钎料对铜都会显示较好的润湿性,而Sn-0.7Cu略优于Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料。提高钎剂活性能显著增强钎料对铜的润湿性,其卤素离子的最佳质量分数均为0.4%左右。随着浸渍时间的延长,熔融钎料与铜的界面间产生失润现象。无铅钎料的熔点和表面张力较高,是钎焊性较差的根本原因。     

电子封装中Cu/Cu_3Sn/Cu焊点的制备工艺及组织演变

采用电镀的方法在Cu基板沉积4μm厚Sn层作为钎料,在不同参数下对双钎料Cu/Sn+Sn/Cu三明治结构进行钎焊连接,得到可形成全Cu_3Sn焊点的最优工艺参数组合为:Ar气保护下300℃,3 h,1 N。然后研究了全Cu3Sn焊点形成过程中不同金属间化合物(Cu_6Sn_5和Cu_3Sn)的生长形貌和界面反应机理。结果表明,钎焊10 min后在Cu-Sn界面形成了扇贝状的Cu_6Sn_5,并且在Cu基板与Cu_6Sn_5之间有一层很薄的Cu_3Sn出现,Cu/Cu_3Sn和Cu3Sn/Cu_6Sn_5界面较为平整。随着时间延长,上下两层Cu6Sn5相互接触并融为一体,直至液态Sn完全被消耗,而Cu_3Sn通过消耗Cu_6Sn_5而快速增长,直到界面区全部形成Cu_3Sn。     

Sn0.7Cu-xEr/Cu焊点界面反应及其化合物层生长行为研究

通过回流焊工艺制备了Sn0.7Cu-x Er/Cu(x=0,0.1,0.5)钎焊接头,研究钎焊温度及等温时效时间对接头的界面金属间化合物(IMC)的形成与生长行为的影响。结果表明:Sn0.7Cu钎料中微量稀土Er元素的添加,能有效抑制钎焊及时效过程中界面IMC的形成与生长。在等温时效处理过程中,随着时效时间的延长,界面反应IMC层不断增厚,在相同时效处理条件下,Sn0.7Cu0.5Er/Cu焊点界面IMC层的厚度略小于Sn0.7Cu0.1Er/Cu焊点界面的厚度。通过线性拟合方法,得到Sn0.7Cu0.1Er/Cu和Sn0.7Cu0.5Er/Cu焊点界面IMC层的生长速率常数分别为3.03×10–17 m2/s和2.67×10–17 m2/s。     

一种汇流条组件的感应钎焊工艺研究

利用感应加热的快速局部优势,采用感应钎焊工艺实现了插座分别与四层汇流铜板的连接。通过对钎焊接头的设计和感应加热过程的模拟,优化了感应器的设计,获得均匀一致的温度场,实现了钎焊接头的局部快速钎焊。根据插座的管脚尺寸和焊缝深度选择合适的钎料形状,以及钎料的预置方式,保证了钎焊缝的成形质量和一致性。通过对感应钎焊工艺的研究,获得了固化的工艺参数和程序,实现了汇流铜板与插座管脚的可靠连接。采用宏观金相和微观金相设备对钎焊缝进行检测,钎焊接头形成连续的钎焊圆角和均匀的钎焊缝。     

Y2O3增强Sn-3Ag-0.5Cu复合无铅钎料

研究了稀土氧化物颗粒增强复合无铅钎料Sn-3Ag-0.5Cu-Y2O3的钎焊接头的显微组织形貌、性能特点及有关影响机制.结果表明:Y2O3增强颗粒均匀分布于Sn-3Ag-0.5Cu钎料基体中,不仅细化了钎焊接头中共晶相Ag3Sn和Cu6Sn5相颗粒尺寸,而且也显著提高了钎焊接头的剪切强度.另外适量Y2O3颗粒的添加对钎料润湿性影响不大.