具有纳米结构的增强颗粒对SnBi焊点电迁移的影响

探究了颗粒增强无铅复合钎料的电迁移特性。试验采用具有纳米结构的笼型硅氧烷齐聚物(POSS)颗粒作为增强颗粒,制备SnBi基复合钎料。在25oC,104A/cm2条件下,对钎料一维焊点实施不同时间的通电试验,并对焊点表面形貌和内部显微组织进行观察。结果表明,相对于共晶SnBi焊点,POSS颗粒增强复合钎料焊点的电迁移现象明显受到抑制。通电336h后,复合钎料焊点表面变化很小,界面处聚集的富Sn和富Bi层厚度很小,表明POSS颗粒能够有效抑制通电焊点中的物质扩散。     

Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE无铅钎料为研究对象,借助扫描电镜和X衍射等检测方法研究了Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响.结果表明,添加适量Ni元素能显著细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金初生β-Sn相和共晶组织,抑制焊点界面区(Cu,Ni)6Sn5金属间化合物的生长和表面粗糙度的增加,提高无铅焊点抗剪强度.当Ni元素添加量为0.1%时,钎料合金组织细小均匀,共晶组织所占比例较多;焊点界面IMC薄而平整,(Cu,Ni)6Sn5颗粒尺寸小,对应焊点抗剪强度最高为45.6 MPa,较未添加Ni元素焊点提高15.2%.     

板级焊点结构的热疲劳及机械疲劳性能分析

采用实验测试与数值模拟相结合的方法对锡铅钎料和无铅钎料SAC305板级焊点分别在热疲劳和机械疲劳载荷作用下的破坏规律进行比较研究.结果表明:相对于传统锡铅钎料而言,常用无铅钎料(SAC305)焊点结构具有较为优异的抗热疲劳性能,然而其抗机械疲劳性能相对较差.由此,采用有限元方法分析了两种钎料焊点结构在热疲劳和机械疲劳过程中的塑性应变和蠕变应变演变过程,以探讨表面贴装板级焊点结构热疲劳和机械疲劳破坏过程的本质区别.     

Sn-58Bi微焊点组织与力学性能的尺寸效应行为

研究了回流焊点尺寸的减小对Sn-58Bi焊点显微组织形貌的影响，分析了在不同老化时间下焊点尺寸的减小对焊点界面微观组织的演变和剪切性能的影响.结果表明，在相同的冷却条件下，焊点尺寸的减小造成焊点在凝固阶段有较大的过冷度，在焊点内形成大块的初生β-Sn相，使得不同尺寸焊点内锡相和铋相的晶粒尺寸分布产生差异. Cu原子扩散速率的差异，Sn-58Bi焊点尺寸的减小有利于回流后界面金属化合物(IMC)的生长，并且在老化条件下，300μm焊点界面IMC的生长速率为0.324μm/day^1/2，大于400μm和760μm焊点界面IMC的生长速率，300μm焊点界面IMC需要更短的时间从扇贝状成长为平板状. 300μm焊点中有更强的机械约束效应，导致300μm焊点具有更高的抗剪切强度，回流后抗剪切强度达到了70.89 MPa,400μm和760μm焊点抗剪切强度分别为67.19 MPa和60.97 MPa.     

铜、镍对无铅焊点界面反应的影响

界面反应对焊点性能和可靠性有重要影响.以目前引起广泛关注的Sn - Ag - Cu及Sn - Cu系无铅钎料为对象,分别讨论了Cu,Ni二种元素对无铅焊点界面反应的影响,分析了界面金属间化合物(IMC)的类型,形貌及物理性能的演变规律.在钎料中Cu含量的变化会影响钎料对基板的熔蚀能力,同时也能够改变IMC的类型,进而促...     

Cu/Sn/Cu微焊点界面反应的微观组织

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了Cu/Sn/Cu微焊点焊后态以及110℃×400h时效态的界面反应状况。结果表明,Cu/Sn/Cu微焊点界面反应后的组织由Cu_6Sn_5、Cu_3Sn与β-Sn构成。经110℃×400h时效后,β-Sn被大量消耗,Cu_6Sn_5由焊后态的扇贝状向多边形块状转变,Cu_3Sn仍保持长条状。另外,400h时效后,Cu_6Sn_5的(0001)面择优取向特点不变,且0001晶向平行于RD(轧向)方向。计算取向差角分析400h时效后生成的Cu_6Sn_5界面类型,发现取向差角分别约为53°、45°、36°,为大角度晶界。组织形貌与晶粒取向分析的结果表明,等温时效对焊点微观组织取向影响较小,但对组织的转变与生长影响极大。     

不同钎剂对Sn-Zn系无铅钎料润湿特性的影响

采用润湿平衡法研究了在znC12一NH4C1、中等活性松香(RMA)和免清洗三种不同钎剂作用下,Sn-Zn无铅钎料在Cu基板上的润湿特点.结果表明,使用ZnC12-NH4C1钎剂时,Sn-Zn钎料具有良好的润湿性能;研究了不同钎剂下,Sn-9Zn钎料在Cu基板上的铺展情况,并分析比较了焊点界面金属间化合物层的特征.Sn-Zn钎料与Cu基板界面形成的金属间化合物在靠近Cu基板一侧较为平坦,而在钎料一侧呈扇贝状,而且,不同钎剂能影响钎料在Cu基板上的润湿、铺展性能,界面金属间化合物特征及焊点外观;Sn-Zn钎料表面存在大量ZnO,去除钎料表面ZnO是开发针对Sn-Zn系无铅钎料专用钎剂的关键.     

锡晶须生长及抑制试验研究

介绍了锡晶须问题及其危害;总结了晶须产生理论的5种学说以及抑制晶须生长的6种办法;开展了无铅焊点与有铅焊点的晶须生长对比试验研究工作,并在无铅焊点表面观察到了晶须生长现象;开展了敷形涂敷对于晶须生长的抑制试验工作,经过敷形涂敷的无铅焊点未观察到晶须生长现象。     

β-Sn晶粒取向及温度对Cu/SAC305/Cu微焊点时效界面反应的影响

为了探究不同等温时效温度下β-Sn晶粒取向及晶界特征对界面反应的影响,采用准原位观测手段对不同Sn取向的Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu(Cu/SAC305/Cu)微焊点进行研究. 结果表明,在不同温度下时效时,微焊点两侧界面IMC(Cu₆Sn₅ + Cu₃Sn两相)自始至终呈现对称性生长,表明时效过程中β-Sn晶粒取向及晶界的存在不会影响界面反应. 但是随着时效温度的升高,界面IMC的形貌和厚度发生明显变化. 在100 ℃时效后,界面处生成扇贝状的Cu₆Sn₅和较薄的不连续的Cu₃Sn层;在125 ℃时效后,界面处生成扇贝状的Cu₆Sn₅和较薄的连续的Cu₃Sn层;而在150 ℃时效后,界面IMC由层状Cu₆Sn₅和层状Cu₃Sn双层结构组成. 时效温度的升高促使Cu和Sn原子扩散加快,促进了扇贝状Cu₆Sn₅向层状转变并造成Cu₃Sn的快速生长. 同时,基于界面IMC厚度随时效时间的演变规律,获得了不同时效温度下微焊点界面IMC生长曲线,可为Sn基微焊点的可靠性评价提供依据.     

Bi对SnXCuNi焊料性能和焊点界面层组织的影响

为了获得低成本和性能良好的无铅焊料,本文在Sn-4.1X-1.5Cu-Ni焊料中添加质量分数为0.6％的Bi元素,对其微观组织及物相成分、熔点、润湿性和剪切强度进行了分析研究,并对焊点等温时效后其界面组织进行了SEM和EDS分析.结果表明,Sn-4.1 X- 1.5Cu-Ni-0.6Bi焊料中主要由β-Sn、Cu6Sn5、XSn和SnBi组成,Bi的加入能有效地降低焊料的熔点和提高焊料的润湿性,焊点也保持较高的剪切强度.随着等温时效时间的延长,Sn-4.1X-1.5Cu-Ni/Cu和Sn-4.1X- 1.5Cu-Ni-0.6Bi/Cu界面金属间化合物(IMC)层厚度也增加,其界面IMC的增厚主要由扩散机制控制,界面IMC主要成份为Cu6Sn5、Cu3Sn和(Cu,Ni)6Sn5.Bi能抑制等温时效过程中界面IMC的形成和生长,从而提高了焊点的可靠性,其中Sn-4.1 X- 1.5 Cu-Ni/Cu的IMC生长速率为2.95×10-17m2/s,Sn-4.1X-1.5Cu-Ni-0.6Bi/Cu的IMC生长速率为2.78× 10-17m2/s.     

薄W(111) 和W(110) 晶面熔化的原子模拟

根据改进分析型嵌入原子法(MAEAM),利用分子动力学(MD)模拟研究含表面薄W(111)和W(110)晶面熔化机制。首先研究温度对晶面表层原子均方位移(MSD)的影响,表明表面和非谐效应对晶面结构和性质影响明显,且原子振动呈现各向异性的特点。在此基础上进一步分析其原子密度函数(ADF)和结构因子(SF)随温度变化,发现薄W(111)和W(110)晶面熔化机制不同,对于W(111)晶面,表面在其熔化转变过程中起主要作用,在3700K完全熔化,拟合无序原子分数随温度变化表明W(111)晶面预熔-熔化转变温度为3550K;而W(110)晶面则出现过热,直到4000K完全熔化,非谐效应在其熔化转变中起主要作用。     

Analysis on Dissociation of Pyramidal I Dislocation in Magnesium by Generalized-Stacking-Fault Energy

The generalized-stacking-fault energies are calculated to illustrate the dissociation of〈c+a〉dislocation on pyramidal I plane in magnesium.The c surfaces of f10 "11g plane and its adjacent planes f30" 34 g and f30 "32g are presented using Liu embedded-atom-method potential method,and one possible dissociation path of 1=3h11" 23 i dislocation on f10 "11g plane with minimum energy is predicted.Meanwhile,another two reasonable dissociation paths of 1=3h11" 23 i dislocation successively on f30 "34g and f30" 32 g planes are also proposed.Moreover,based on molecular dynamics simulations of magnesium single crystals under c-axis compression,the possible slip path is further examined and discussed.     

Atomistic simulation of stacking faults in cementite: Planes containing vector [100]

The method of molecular dynamics (MD) has been used to study γ surfaces in crystallographic planes of cementite containing Burgers vector [100]. Displacement vectors that correspond to stable stacking faults (SFs) and the energies of these SFs have been determined. The energies of unstable SFs, which characterize the tendency of the material toward plastic relaxation, have been estimated. It has been established that, in all these planes except for (013), the dislocations with the Burgers vector [100] are not split. Planes have been found that are most suitable for the slip of these dislocations. The opportunity of the propagation of stacking faults in these planes is discussed; reactions of the splitting of perfect dislocations with the Burgers vector [100] in the plane (013) have been suggested.     

MIDRIB AND LEDGE OF BAINITE IN A Cu-Zn-Al-Mn ALLOY

The bainitic transformation in a Cu-Zn-Al-Mn alloy has been examined with TEM.The re-sults show that the stacking faults and also the bainitic midrib are found at the beginning ofbainite formation in the alloy.The stacking fault planes can pass continuously through themidrib in bainite.The growth ledges occur at the broad faces and rims of bainite.The broadand narrow faces of th ledges are parallel to the fault plane and habit plane respectively.Boththeir Miller indices are {110}_(B2).The moving direction of ledges is parallel to the fault plane.It may be deduced that the bainite in alloy are initially formed by shear and the process ofgrowth are go verned by propagation o f fault planes.     

Cu-Zn-Al-Mn合金的贝氏体中脊和台阶SCIEI

用透射电镜详细地研究了Cu-Zn-Al-Mn合金的贝氏体相变。观察结果表明:该合金中贝氏体在形成初期已存在层错。同时观察到贝氏体中脊,贝氏体内部的层错面能够连续地通过中脊。在贝氏体宽面及端部存在长大台阶,台阶的宽面和窄面分别平行于贝氏体层错面和惯习面,其晶面指数均属{110}_(B2)晶面族,长大台阶的推进方向平行于层错面。由此推测,Cu-Zn-Al-Mn合金贝氏体在相变初期首先以切变方式形成,而其长大过程是由其层错面的扩展所控制。     

Ag／CuO复合材料界面稳定性的第一性原理计算

通过对银氧化铜复合材料界面第一性原理计算与界面高分辨透射电镜的分析,研究银氧化铜复合材料界面的稳定性。通过对低指数面的银与氧化铜界面的总态密度和界面结合能计算,考察银氧化铜反应合成后最稳定的结合界面,通过高分辨透射电镜分析并对计算结果进行验证。结果表明:银的(110)面与氧化铜的(100)面的结合能最大,容易形成稳定的结合界面,从界面态密度和电子云分布进一步证实此结果;通过高分辨透射电镜分析发现反应合成后银的(101)与氧化铜的(002)面属于稳定结合面,而(101)与(110)面,(002)与(100)面分别属于同一个晶面簇,其界面结合稳定性相近,这说明第一性原理模拟计算结果与实验结果能够很好地吻合。     

NiAl表面能的分子动力学计算

利用嵌入原子类型的势函数，通过分子动力学方法计算了Ｂ２结构标准化计量比ＮｉＡｌ合金的四个低指数晶面在６种温度时的表面能。计算结果表明，表面能随温度的升高呈增加趋势；最密排面的表面能最低；一些表面在高温下发生了重构或成分偏析等表面反应，用类似方法计算了ｆｃｃ结构Ｎｉ的表面能，计算结果与已知实验研究基本一致。     

The material removal mechanism in mechanical lapping of diamond cutting tools

In order to reveal the surface layer removal nature and explain the anisotropy of material removal rate in mechanical lapping single crystal diamond cutting tools, a brittle-ductile transition lapping mechanism is proposed. And then, the dynamic critical depths of cut for brittle-ductile transition in different directions on different planes can be calculated. The lapped surface layer of diamond cutting tool will be removed in plastic mode as long as the embedding depth of diamond grit into the lapped surface is less than the corresponding critical depth of cut. Lapping experiments on the named (110) plane and (100) plane are carried out and the lapped surfaces are measured with atomic force microscope (AFM). The results show that all the lapped surfaces of diamond cutting tools consist of plastic grooves in nanometric scale and the maximal groove depths have prominent anisotropy in different orientations and on different planes, which are consistent with the critical depths of cut well. Therefore, the material removal rate anisotropy of lapped surface layer can be analyzed by comparing the critical depths of cut on different crystallographic planes and in different orientations of the identical plane quantitatively.     

金属间化合物Al_(67)Mn_8Ti_(25)合金解理能和解理面

用ＥＥＴ 计算了Ｌ１２ 结构Ａｌ６７ Ｍｎ８Ｔｉ２５ 合金的键结构, 键能和主要解理面的解理能。结果表明几种低指数晶面的解理能以｛１１０｝ 晶面为最低, 其值为３ ．１２Ｊ·ｍ － ２ ; 其次为｛１００｝ 和｛１１１｝ 型晶面, 解理能分别为４ ．１７ 和４ ．８７Ｊ·ｍ － ２ 。用电子背散射衍射技术对合金室温弯曲断口解理刻面的晶体学位向进行了测定, 在所测刻面中,｛１１０｝ 刻面约占５４ ％ ,｛１００｝ 和｛１１１｝ 约占３１ ％ 和８ ％ , 其结果与ＥＥＴ 计算结果相一致。可以认为, 解理能低是Ａｌ６７ Ｍｎ８Ｔｉ２５ 合金室温脆性解理的主要原因之一。     

V掺杂Ni3Al点缺陷结构及合金化效应的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究了V掺杂Ni3Al合金的电子结构和点缺陷结构.通过计算与实验结果对比选择了适合Ni3Al合金计算的近似方法,计算了含有各个缺陷的晶胞的晶格常数,形成热和结合能,点缺陷的形成能和平衡浓度,态密度和电荷密度.计算结果表明:Ni3Al合金中反位缺陷较空位缺陷易形成,NiAl是Ni3Al合金中最主要的反位缺陷,Al位最易形成缺陷,在1400 K时,空位缺陷的浓度远远低于反位缺陷的浓度.V加入Ni3Al合金体系中能提高合金的稳定性.