Sn-Ag-xCu-Bi-Ni/Cu焊点界面IMC演变

为了研究低银无铅焊点界面金属间化合物(IMC)的形成与演变,以低银无铅焊点Sn-Ag-xCu-Bi-Ni/Cu为研究对象,研究了钎料中Cu质量分数对界面IMC厚度、形貌和成分的影响.实验结果表明,随着钎料中Cu质量分数的增加,回流焊后焊点IMC层厚度变薄,IMC晶粒尺寸增大,IMC晶粒形貌由颗粒状转变为棱柱状以及鹅卵石状,同时界面IMC成分发生由(Cu,Ni)6Sn5向Cu6Sn5的转变.高温时效后,界面IMC层厚度增长.当钎料中Cu质量分数超过1%时,时效后生成较厚的Cu3Sn化合物层,对焊点可靠性不利.钎料中Cu质量分数应控制在1%以下.     

时效处理对CuCrSnZn/SnAgCu钎料接头界面及剪切性能影响

为了探讨引线框架铜合金与无铅钎料钎焊接头界面性能,采用扫描电镜及万能材料实验机,分析了引线框架用CuCrSnZn合金与SnAgCu系无铅钎料钎焊接头,在160℃时效不同时间的过程中界面形貌及接头剪切性能的演变过程.结果表明,时效前,钎焊接头界面处形成了一层长针状的Cu6Sn5;不同时间时效处理后,接头界面IMC层厚度有不同程度的增加,Cu6Sn5变长变粗,逐渐离开界面进入钎料内部,靠近铜合金片材基体的一侧会出现极薄的一层Cu3Sn层.无铅钎料钎焊接头时效25h剪切强度可到27.3 MPa,其后逐渐降低.未时效、时效25 h和50 h断裂发生在钎料基体内部,时效至300 h,断裂位置向界面金属间化合物处转移,剪切断口断裂形式逐渐由韧性断裂向脆性断裂转变.     

尺寸效应下的无铅微焊点研究进展

为了研究无铅微焊点在尺寸效应下的可靠性,综述了微焊点的界面反应机制,常用添加元素对微连接金属间化合物(IMC)的作用及微焊点在尺寸效应下的主要问题.分析表明,IMC层主要由两种铜锡化合物Cu6 Sn5和Cu3 Sn组成.微焊点的连接形式有焊盘小尺寸微焊点和微通孔焊盘无铅微焊点两种,柯肯达尔(Kirkendall)孔洞、电迁移及焊料尺寸都会对接头的力学性能、拉伸强度和剪切强度造成较大的影响.同时,压力钎焊等新工艺可以促进焊料中元素的扩散,从而对抑制接头组织中脆性相和提高钎焊接头强度有显著效果.     

石墨与黄铜异质钎焊工艺研究

以某电机用换向器的制造为研究背景,采用Sn基无铅钎料实现了表面镀铜石墨与黄铜的钎焊焊接.实验结果表明:钎焊接头强度4～6 MPa,片间电阻约5×10-3Ω,该钎焊工艺能够满足换向器工作要求.钎焊接头界面结构组织为:石墨/Cu/Cu6Sn5/CuSn共晶/SnZn共晶/CuSn共晶/ Cu6Sn5/黄铜,由于这些共晶合金和金属间化合物在母材之间起到过渡连接作用,从而实现了石墨与黄铜的钎焊连接.     

微量In对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料抗氧化性能的影响

微量In的添加能够提高Sn-0.3Ag-0.7Cu焊料的抗氧化性能。研究发现,In元素的加入可有效提高钎料的抗氧化能力。当钎料中In的质量分数为0.025%时,钎料的抗氧化性能与润湿性能均达到最佳。加In钎料的抗氧化有效温度范围是300℃以下。In元素会在合金中优先氧化,阻碍钎料的进一步氧化。     

新型Au—Ag—Ge钎料的性能及焊接界面特征

根据Au-Ag-Ge三元相图，制备2种新型钎料合金Au-19.25Ag-12.80Ge和Au-21．06Ag-13．09Ge（质量分数，％）。利用差热分析仪和Sirion200场发射扫描电镜对钎料的熔化特性及显微组织进行分析，并对其与纯Ni的润湿性加以研究。研究结果表明：Au-19．25Ag-12．80Ge合金的性能较好，其熔化温度范围为446．76-494．40℃，结晶温度区间为47．64℃：焊接温度在510～550℃范围内时，Au-19.25Ag-12.80Ge钎料合金与Ni基体具有良好的铺展性和润湿性，焊接时钎料合金与Ni基体之间形成了一条连续的金属间化合物层，能谱分析表明该金属间化合物层为Ge3Ni5，由于该化合物较脆，过厚的金属间化合物层使焊接接头的剪切强度下降，故应适当控制焊接工艺以获得理想的焊接界面组织。     

添加Cu粉对Ni-Cr合金真空钎焊金刚石磨粒界面组织的影响

为降低金刚石高温钎焊后的热损伤,采用添加5%、10%、15%（wt%）Cu粉的Ni-Cr-B-Si钎料对金刚石磨粒进行了真空钎焊试验,实现了金刚石与钢基体的高强度连接.采用SEM对金刚石与钎料界面及碳化物形貌进行了观察分析。结果表明：添加5%Cu的Ni-Cr-B-Si钎料在1 050℃时钎焊能够实现金刚石与钎料的高强度连接,不仅对金刚石润湿较好,也能在一定程度上减少金刚石的热损伤。     

Effect of adding Ce on interfacial reactions between Sn-3.0Ag-0.5Cu solder and Cu substrate

The formation and the growth of Cu-Sn intermetallic compound （IMC） layer at the interface between Sn-3.0Ag-0.5Cu-xCe solder and Cu substrate during soldering and aging were studied. The results show that Cu6Sn5 IMC is observed at the interface between solder and Cu substrate in all conditions. After aging for 120 h,the Cu3Sn IMC is then obtained. With increasing aging time,the scalloped Cu6Sn5 structure changes to a plate structure. The Cu3Sn film always forms with a relatively planar interface. By adding a small amount of the rare earth element Ce （only 0.1%,mass fraction） into the Sn-3.0Ag-0.5Cu solder alloy,the growth rate of the Cu-Sn IMC at the interface of solder alloy system is decreased. When the time exponent is approximately 0.5,the growth of the IMC layer is mainly controlled by a diffusion over the studied time range.     

Sn-Ag-Cu-Sb无铅焊料物理性能

为了获得不同性能的电子封装焊料,制备了掺杂Sb(锑)的Sn-3.35Ag-0.7Cu无铅焊料合金,并对其密度、杨氏模量、硬度等重要物理性能进行了测定.测得该无铅焊料的密度为7.2106g/cm3,杨氏模量为43 GPa,硬度为96.7 N/mm2.实验结果表明,同未掺杂Sn-3.35Ag-0.7Cu焊料合金相比,硬度略...     

Sn基钎料／Cu基板间反应润湿及界面结构研究现状

为了防止铅（Pb）对自然环境的污染,目前人们对Sn基无铅钎料及其相关性能作了大量研究．综述了通过改变添加的合金元素种类、温度和Cu基板上的金属镀层,Sn基钎料润湿力以及界面组织形态的变化,提出了在不同实验条件下Sn基钎料的反应润湿性能不同的观点．     

Effects of nano-sized Ag reinforcing particulates on the microstructure of Sn-0.7Cu solder joints

Composite solders were prepared by mechanically dispersing different volumes of nano-sized Ag particles into the Sn-0.7Cu eutectic solder.The effects of Ag particle addition on the microstrueture of Sn-0.7Cu solder joints were investigated. Besides, the effects of isothermal aging on the microstructural evolution in the interfacial intermetallic compound (IMC) layer of the Sn-0.7Cu solder and the composite solder reinforced with l vol% Ag particles were analyzed, respectively. Experimental results indicate that the growth rate of the interfacial IMC layer in the Ag particles reinforced composite solder joint is much lower than that in the Sn-0.7Cu solder joint during isothermal aging. The Ag particles reinforced composite solder joint exhibits much lower layer-growth coefficient for the growth of the IMC layer than the corresponding solder joint.     

Effect of elements Ni and Co on morphology and type of IMC at Sn-3Ag-0.5Cu solder joint interface

The intermetallic compound (IMC)is hard and brittle,and its forming and growth at soldering joint interface is an important issue in joint reliability. The data obtained by digital optical electronic microscope indicate that the addition of element Co changes the IMC morphology from ball-like and bar-like to distinct and sharp in crest lines and edges. The addition of elements Ni and Co in Sn-3Ag-0.5Cu solder promotes the nucleation and makes the IMC size finer.The electron probe microanalysis(EPMA)determines the chemical compositions and confirms that the IMC is changed into the(Cu,Co,Ni)_6Sn_5+(Cu,Co,Ni)_3Sn_4 mixed type from the type of Cu_6Sn_5 with the elements Ni and Co in the solder.     

金属间化合物对Sn-Ag-Cu无铅钎料钎焊接头性能的影响

采用扫描电镜、能谱分析、透射电镜、X射线衍射和电子衍射等分析手段,研究了Cu含量对Sn-Ag-Cu/Cu钎焊接头界面处生成的金属间化合物Cu6Sn5的生长形态对接头剪切强度的影响。结果表明:在Sn-Ag-Cu钎焊接头的界面处有扇贝状的Cu6Sn5金属间化合物的生成,调整Cu含量,可改变Cu6Sn5的形状和避免大柱状的Cu6Sn5生成,提高接头剪切强度,钎焊接头的断裂主要是韧性断裂。时效试验结果表明:当时效温度为室温、时间为1000 h时,Cu含量高的Sn-Ag-Cu钎料所生成Cu6Sn5的形态变化为长的空心截面六边形柱体,由于Cu6Sn5所形成的空心孔洞导致Sn-Ag-Cu/Cu界面成为强度弱区,从而使接头的剪切强度有所下降。     

SnAgCu-Bi-Ni无铅微焊点的电迁移行为

以直径为400μm的SnAgCu-Bi-Ni(Ag<1%)微焊点为对象,研究了微焊点在电流时效过程中的电迁移行为.对球栅阵列(ball grid array,BGA)焊点组装电路在不同温度下进行不同时长的电流时效试验.从焊点微观组织和硬度梯度的变化两个方面分析了电迁移现象的行为规律.研究结果表明,电迁移试验后焊点阴极区域金属间化合物(intermetallic compound,IMC)分解,附近形成大量微空洞,Cu焊盘大量消耗,焊点中部和阳极形成了大量(Cu,Ni,)6Sn5化合物,附近形成大量小丘,电迁移作用导致焊点内部微硬度形成由阳极向阴极递减的梯度分布,较高的试验温度显著加快电迁移进程.     

铝/铜复合界面金属间化合物

冷轧复合板轧制后要进行一定的热处理以加强界面的结合强度,但同时也带来一定的问题如在界面形成不利于界面结合的化合物.本文对冷轧制备的铝/铜层状双金属片进行了研究,得到了不同退火温度和退火时间下扩散热处理后界面金属间化合物相的生长规律,初步建立了金属间化合物形成的动力学模型.     

元素Cu对BNi-7钎料组织和润湿性能的影响

在钎焊温度为980℃,保温时间为30 min的条件下,向BNi-7钎料中添加质量分数为9%的合金元素Cu,利用扫描电镜、同步热分析仪以及对比实验,分析元素Cu对BNi-7钎料微观组织、熔化特性以及润湿性能的影响.结果表明,添加合金元素Cu,钎料润湿铺展过程中相的种类不变,但Ni基固溶体厚度增加,共晶组织里的韧性Ni(Fe,Cr,Cu)固溶体数量增加;随着合金元素Cu的添加,钎料的固液相线温度逐渐降低,但熔化温度范围增大;对于添加9%Cu的BNi-7钎料,由于前驱膜的变宽,促进了钎料的润湿,润湿性能良好.     

低碳钢与铝合金异种金属搭接激光-滚轮焊接

为了提高低碳钢与铝合金异种金属的焊接性能,采用激光-滚轮焊接工艺对低碳钢和铝合金搭接接头的焊接性能进行了研究,通过试验确定最佳工艺参数.采用激光显微镜和拉伸试验机分别分析了焊接接头组织和拉伸剪切性能.结果表明,随着激光功率的减少或焊接速度的增加,金属间化合物层厚度和接合宽度随之减小.随着滚轮压力的增加,金属间化合物层厚度随之增加.当金属间化合物层厚度为4～6μm,热输入量范围为375～800 J/cm时,拉伸剪切试样断裂位置均位于低碳钢母材侧.