等温时效对SnAgCu焊点界面组织及剪切强度的影响

研究了Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点分别在1、5、10min焊接时间后在373、403、438K时效温度下焊点界面IMC的生长和剪切强度随时效时间的变化,同时对焊点断口形貌及断裂模式进行了分析。结果表明,焊接时间越长,界面IMC层越厚。随着时效时间的延长,界面IMC不断增厚,其生长动力学符合抛物线生长规律,生长激活能为75.03kJ/mol;焊点剪切强度随时效时间增加不断下降,其断裂方式从开始的韧性断裂逐渐转变为局部脆性断裂。     

微量稀土对SnAgCu无铅钎料力学及润湿性能的影响

对真空条件下制备的Sn2．5Ag0．7CuxRE钎料合金的力学及润湿性能进行了研究。结果表明：当RE添加量为0．1％（质量分数）时，钎料合金具有较大的铺展面积、较小的润湿角和较高的拉伸强度、伸长率，可满足微电子连接的需要。     

Ag、RE对Sn-Ag-Cu-RE无铅钎料润湿性的影响

采用商用水洗钎剂，以铺展面积和润湿角来表征钎料的润湿性能，研究了Ag、RE对Sn-Ag-Cu-RE系无铅钎料润湿性的影响。结果表明，添加微量RE有助于提高其润湿性。在无铅钎料中Sn-2．5Ag-0．7Cu-0．1RE钎料具有良好的润湿特性，其在铜板上润湿性接近Sn-Pb钎料的水平。     

Ag、RE对Sn-Ag-Cu-RE无铅钎料润湿性的影响

采用商用水洗钎剂,以铺展面积和润湿角来表征钎料的润湿性能,研究了Ag、RE对Sn-Ag-Cu-RE系无铅钎料润湿性的影响。结果表明,添加微量RE有助于提高其润湿性。在无铅钎料中Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE钎料具有良好的润湿特性,其在铜板上润湿性接近Sn-Pb钎料的水平。     

Sn-Pb共晶钎料在铜基板及金属间化合物基板上的润湿动力学

对锡-铅共晶钎料63Sn-37Pb在Cu基板及Cu-Sn金属间化合物表面层基板上的反应润湿动力学特性进行研究.结果表明:63Sn-37Pb钎料在Cu基板上的铺展特性随界面反应过程中液态钎料中Sn组元的消耗而变化;钎料熔化后的初始铺展符合简单流体规律,随后在Sn组元充足的条件下钎料以稳定速率铺展;随着Sn组元的不断消耗,润湿机制呈现界面活性元素扩散控制的反应铺展特征;63Sn-37Pb在Cu-Sn IMC表面层基板上呈现出非常好的铺展能力,远优于其在Cu基板上的铺展.     

Interfacial Reactions and Bonding Strength of Sn-xAg-0.5Cu/Ni BGA Solder Joints

The present study details the microstructure evolution of the interfacial intermetallic compounds (IMCs) layer formed between the Sn-xAg-0.5Cu (x = 1, 3, and 4 wt.%) solder balls and electroless Ni-P layer, and their bond strength variation during aging. The interfacial IMCs layer in the as-reflowed specimens was only (Cu,Ni)₆Sn₅ for Sn-xAg-0.5Cu solders. The (Ni,Cu)₃Sn₄ IMCs layer formed when Sn-4Ag-0.5Cu and Sn-3Ag-0.5Cu solders were used as aging time increased. However, only (Cu,Ni)₆Sn₅ IMCs formed in Sn-1Ag-0.5Cu solders, when the aging time was extended beyond 1500 h. Two factors are expected to influence bond strength and fracture modes. One of the factors is that the interfacial (Ni,Cu)₃Sn₄ IMCs formed at the interface and the fact that fracture occurs along the interface. The other factor is Ag₃Sn IMCs coarsening in the solder matrix, and fracture reveals the ductility of the solder balls. The above analysis indicates that during aging, the formation of interfacial (Ni,Cu)₃Sn₄ IMCs layers strongly influences the pull strength and the fracture behavior of a solder joint. This fact demonstrates that interfacial layers are key to understanding the changes in bonding strength. Additionally, comparison of the bond strength with various Sn-Ag-Cu lead-free solders for various Ag contents show that the Sn-1Ag-0.5Cu solder joint is not sensitive to extended aging time.     

Fatigue Strength Evaluation of the Clinched Lap Joints of a Cold Rolled Mild Steel Sheet

Static tensile and fatigue tests were conducted using tensile-shear specimens to evaluate the fatigue strength of clinched lap joints of a cold rolled mild steel sheet. The maximum tensile force (= holding force) of the specimen produced at the optimal punching force was 70 kN. The fatigue endurance limit (= 760 N) approached 43% of the maximum tensile load (= 1750 N) at a load ratio of 0.1, suggesting that the fatigue limit is approximately half of the value of the maximum tensile force. The FEM analysis showed that at the fatigue endurance limit, the maximum von Mises stress of 373 MPa is very close to the ultimate tensile strength of the cold rolled mild steel sheet (= 382 MPa).     

Effect of Post Weld Heat Treatment on Strength and Microstructure of Friction Stir Welded Lap Joints of AA2014-T6 Aluminum Alloy

Metal Science and Heat Treatment - Lap joints of AA2014 aluminum alloy produced by friction stir welding and subjected to post weld heat treatment have been studied. The shear strength and hardness...     

活性元素对Sn-2.5Ag-0.7Cu-xGe钎料润湿性能的影响

采用铺展试验法研究了Sn-2.5Ag-0.7Cu-xGe无铅钎料在铜基板上的润湿性能;对比了在钎料中添加活性元素锗前后的铺展润湿面积;研究了钎剂中SnCl2的含量对Sn-2.5Ag-0.7Cu-xGe无铅钎料润湿性能的影响规律;分析了锗与SnCl2的交互作用对焊接性能的影响。结果表明:在钎料中加入锗元素后,钎料的润湿性能会逐渐升高,当Ge含量超过0.5%时铺展面积会逐渐下降。SnCl2对钎剂的活性有很大程度的改善,在含量为4.5%时效果较好,当继续增加其含量时虽然会加大润湿面积,但同时也会出现大量的腐蚀性残留物,并且基板出现轻微溶蚀现象。综合分析得出,钎料与助焊剂的最佳组合是Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.5Ge钎料与乙醇-30%松香-4.5%氯化亚锡溶液钎剂匹配。     

老化对Sn-Ag-Cu焊料/Ni-P镀层界面结构和剪切强度的影响

对Sn-3．5Ag-0．7Cu／Ni—P界面上的焊点进行了150℃固相老化和250℃液相回流老化实验．两种条件下焊料体内和界面处金属间化合物的成分、长大速率及形貌均有较大差异．在液相回流条件下金属间化合物长大更快,对焊点的可靠性有较大的影响．延长固相老化时间,焊点内生成大尺寸的Ag3Sn相;高温液相回流有Ni3P层生成,降低焊点的焊接强度．     

低银Sn-Ag-Cu-Bi-Er焊料及其焊点的拉伸性能研究

采用差热分析、润湿性和力学性能试验研究了自主研发的一种新型低银无铅焊料Sn-XAg-0.3Cu-3Bi-0.05Er(SACBE)(X=1.0,1.5,2.0)及其焊点的拉伸性能。结果显示,与Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC)焊料相比,SACBE焊料具有较低的起始熔化温度(204～206℃)和较好的润湿性。Cu/SACBE/Cu焊点的拉伸强度与Cu/SAC/Cu焊点相当,但是其韧性显著改善。表明新型低银SACBE焊料,在保持SAC焊料优良物理力学性能基础上所具有的成本优势。     

时效对BGA无铅焊点力学性能和断裂机制的影响

研究了时效和焊盘处理方式(OSP、Ni/Pd/Au)对BGA(球栅封装阵列)无铅焊点力学性能、IMC(界面化合物)生长及断裂机制的影响。结果表明:随着时效时间的延长,温度的升高,焊点的强度降低,IMC增厚,断裂亦由韧性断裂向脆性断裂转变;在相同条件下,焊点(Ni/Pd/Au)的剪切强度高于OSP处理的焊点。     

SnAgCu无铅焊点界面组织及抗拉强度在时效过程中的演变

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和微拉伸试验,研究Cu/Sn-3Ag-0.5Cu/Cu引线对接焊点分别在100、125、150℃时效时焊点界面IMC的生长和抗拉强度的变化,同时对互连焊点的断口形貌及断裂模式进行了分析.结果表明,随着时效时间的延长,一是界面IMC不断增厚,其生长动力学符合抛物线生长规律,时效温度越高IMC生长速率越大,激活能为90 kJ/mol;二是互联焊点的抗拉强度不断下降,其断裂模式由纯剪切断裂逐渐向微孔聚集型断裂转变.     

飞机用钛-钢搭接件腐蚀仿真预测与验证研究

目的 通过有限元仿真,预测飞机用钛-钢搭接件腐蚀部位和腐蚀深度。方法 采用动电位极化,测得温度为40 ℃、pH=4.0的5%NaCl溶液中TC18钛合金、30CrMnSiNi2A高强度钢和30CrMnSiNi2A镀锌钢三种材料的极化曲线。以极化曲线及其拟合的电化学动力学参数作为边界条件,建立异种材料搭接件电偶腐蚀仿真模型。通过模型计算分别得到镀锌层完好和镀锌层完全破坏后的表面电位分布和局部电流密度分布,并与实验室腐蚀试验结果进行对比。结果 腐蚀前期,镀锌钢紧固件表面优先发生腐蚀,表面镀锌层腐蚀从点蚀开始,并慢慢扩大,逐渐由局部腐蚀发展成均匀腐蚀;直到第5周期镀锌层基本完全破损,紧固件30CrMnSiNi2A基材裸露,30CrMnSiNi2A由初始时的阴极极性转变为阳极极性,并与TC18钛合金形成新的电偶对,腐蚀在钢板表面迅速扩展。将第3周期和第7周期腐蚀试验后搭接区的腐蚀形貌分别与镀锌层完好和镀锌层完全破损的仿真电位分布结果进行对比,可以看出,腐蚀形貌与低电位区的几何形状基本类似。根据法拉第定律,结合电流密度分布,预测腐蚀区域腐蚀深度,并与第3周期和第7周期腐蚀试验结果进行对比分析,结果发现,模型预测的腐蚀深度与第3周期和第7周期腐蚀试验结果相吻合。结论 试验结果与仿真结果具有较好的一致性,从而证明了仿真模型的正确性。     

Effect of Purging Gas on Wetting Behavior of Sn-3.5Ag Lead-Free Solder on Nickel-Coated Aluminum Substrate

The wetting characteristics of Sn-3.5Ag lead-free solder alloy on nickel-coated aluminum substrates in air (ambient), nitrogen, and argon atmospheres were investigated. The contact angles for the solder alloy obtained under air and argon atmospheres were in the range of 36°-38°. With nitrogen atmosphere the contact angle was found to be significantly lower at about 26°. Solder solidifying in air exhibited needle-shaped tin-rich dendrites surrounded by a eutectic matrix. The amount of tin dendrites decreased in argon atmosphere. However, the morphology of tin dendrites transformed from needle-shaped to nearly non-dendritic shape as the soldering atmosphere was changed from air to nitrogen. The interfacial microstructures revealed the presence of Ni₃Sn and Ni₃Sn₄ IMCs at the interface. The enhanced wettability observed under nitrogen atmosphere is attributed to the higher thermal conductivity of nitrogen gas and the formation of higher amount of Ni₃Sn IMCs at the interface compared to air and argon atmospheres.     

热处理对C/C-SiC接头连接强度的影响

C纤维增强C和SiC双基复合材料(C/C-SiC)的连接是其能否得到广泛应用的关键技术之一。采用硼改性酚醛树脂以及B4C和SiO2填料通过反应成形连接工艺连接C/C-SiC,研究热处理温度(300～1000℃)对连接件强度保留率的影响。结果表明,随着热处理温度的升高,强度保留率先降低,在800℃时达到最低值80.6%,然后随着温度进一步升高,强度保留率又升高,在1000℃时达到88.1%,表明连接件具有较好的耐热性能。随着热处理温度的升高,连接层相组成发生变化。连接件经过1000℃处理30min后,连接层由B4C、SiO2和玻璃碳以及无定型B2O3组成,C、Si、O和B元素分布都较为均匀,并在界面处发生了扩散,连接件断裂方式为混合断裂。     

BGA焊点剪切性能的评价

设计了用单个微焊球和两块带焊盘的FR4板焊接而成的搭接接头,研究了不同稀土含量及不同加载速率对接头强度及塑性的影响.结果表明,微量稀土(质量分数＜0.25%)不但能提高焊点的剪切强度,而且可以改善焊点的塑性.而当稀土含量进一步增加时,焊点的强度及塑性均下降.焊点的剪切强度及伸长量随应变速率的增加而增加.通过对焊点显微组织的分析可知,微量稀土可显著细化焊点的显微组织,特别是抑制了钎料内部及界面处金属问化合物的生长,从而改善了焊点的力学性能.对断口形貌的分析同样证明了伸长量随剪切速率增加而增加.     

铝合金搅拌摩擦焊搭接接头工艺及组织性能研究

对铝合金3003进行一系列的搅拌摩擦搭接焊试验,并对焊接接头的工艺及组织性能进行了分析。试验结果表明:焊接接头可分为3个区域:焊核区、热机械影响区和热影响区,各区域的组织有明显的特征。当搅拌头的旋转速度为1120 r/min,焊接速度为50mm/min时,焊缝成型良好,当焊接工艺参数选择不恰当时,会产生飞边、沟槽、隧道型缺陷、钩状缺陷及波浪状曲线等缺陷。同时该旋转速度下各焊接速度所对应的抗拉强度普遍较高,基本可以达到母材抗拉强度的75%以上。在搭接焊核区硬度较高,有的甚至超过母材,在上板前进侧的热影响区硬度达到最低值。