Cu／Mo／Cu爆炸复合界面组织特征

用爆炸复合的方法,试制出了Cu/Mo/Cu板材。用光学显微镜和扫描电镜研究了其界面组织特征;并利用显微硬度考察了界面附近硬度及界面附近的形变特点。结果表明：Cu/Mo/Cu复合材具有波形结合面和平直结合面;波形界面存在熔区,其熔区的显微硬度高于Cu基体而低于Mo基体。     

剪切应力作用下的Cu/Sn-0.7Cu/Cu焊点蠕变性能研究

研究了Cu/Sn-0.7Cu/Cu焊点在蠕变温度为100℃,剪切应力分别为3.62、2.53和1.78 MPa时的蠕变行为。结果表明,3种应力状态下,焊点都呈现出初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变3个典型阶段,并且随着蠕变应力的降低,蠕变寿命延长、稳态阶段的应变速率降低;当蠕变应力较大时,蠕变断裂受位错的滑移、攀移机制控制,而当蠕变应力较小时,蠕变断裂受晶界滑移机制控制;断裂位置位于焊点内部中心。在试验条件下,界面IMC对焊点的蠕变性能没有显著的影响。     

Cu-Cr原位复合材料中Cu/Cu、Cu/Cr界面HRTEM分析

对大变形制备的Cu-Cr原位复合材料的相界面进行HRTEM分析.结果表明:在Cu/Cu界面观察到两种界面衬度,即完全共格和错配位错衬度;Cu/Cr界面观察到完全共格和波纹图衬度.且发现在应变量η=6.43时,Cu/Cr界面中的Cr侧通过晶内畸变位错调节与基体的应变差异,保持界面的共格状态.     

Cu/Sn-58Bi/Cu焊点电迁移行为研究

采用双辊快速凝固技术制备了Sn-58Bi钎料薄带,并制备Cu/Sn-58Bi/Cu线性焊点。使用电子探针(EPMA)及能谱分析(EDS)研究焊点在电流密度为1×10^4 A/cm^2(25℃)下界面金属间化合物(IMC)、元素扩散与钎料基体组织演变规律。结果表明,随着通电时间延长阳极界面处的IMC层的形状从扇贝状转变为锯齿状,阴极界面处的IMC层由扇贝形变为不规则,其厚度逐渐增加。阳极由于Bi的偏聚形成了富Bi层,Sn在阴极偏聚,基体共晶组织(Bi+β-Sn)粗化。基于线性拟合可知,阳极和阴极的界面IMC层的生长系数n分别为0.263和0.442,其生长机制可归结为体积扩散。     

Cu基板退火处理的Cu/Sn58Bi/Cu钎焊接头界面微结构

研究了铜基板退火处理对Cu/Sn58Bi界面微结构的影响. 结果表明,在回流以及时效24 h后Cu/Sn58Bi/Cu界面只观察到Cu₆Sn₅. 随着时效时间的增加,在界面形成了Cu₆Sn₅和Cu₃Sn的双金属间化合物(IMC)层,并且IMC层厚度也随之增加. 长时间时效过程中,在未退火处理的铜基板界面产生了较多铋偏析,而在退火处理的铜基板界面较少产生铋偏析. 比较退火处理以及未退火处理的铜基板与钎料界面IMC层生长速率常数,发现铜基板退火处理能减缓IMC层生长,主要归因于对铜基板进行退火处理能够有效的消除铜基板的内应力与组织缺陷,从而减缓Cu原子的扩散,起到减缓IMC生长的作用.     

Interfacial Phenomena in Al/Al,Al/Cu,and Cu/Cu Joints Soldered Using an Al-Zn Alloy with Ag or Cu Additions

The studies of soldered joints were carried out in systems: Al/solder/Al, Al/solder/Cu, Cu/solder/Cu, where the solder was (Al-Zn)_EUT, (Al-Zn)_EUT with 0.5, 1.0, and 1.5 at.% of Ag and (Al-Zn)_EUT with 0.5, 1.0, and 1.5 at.% of Cu addition. Brazing was performed at 500 °C for 3 min. The EDS analysis indicated that the composition of the layers starting from the Cu pad was CuZn, Cu5Zn8, and CuZn4, respectively. Wetting tests were performed at 500 °C for 3, 8, 15, and 30 min, respectively. Thickness of the layers and their kinetics of growth were measured based on the SEM micrographs. The formation of interlayers was not observed from the side of Al pads. On the contrary, dissolution of the Al substrate and migration of Al-rich particles into the bulk of the solder were observed.     

Cu/Mo/Cu复合板界面变形及厚度配比

采用热轧+温轧方法制备Cu/Mo/Cu复合板,研究轧制工艺对复合板结合界面及组元厚度配比的影响。结果表明：经过轧制变形后,铜钼界面实现紧密结合且结合机制为齿状啮合,铜层外表面和靠近界面层的晶粒比中部细小;随着变形量的增加,铜层等轴状晶粒沿轧制方向被拉伸,界面结合效果明显改善,且由齿状变得较为平直。分析组元厚度配比,铜层变形量较钼层的大,随着总压下量的增加,组元压下率的差值减小,变形量逐渐趋于一致;首次提出了Cu/Mo/Cu三层复合板厚度配比的关系,为实际选择原料提供依据     

轧制Cu/Fe/Cu复合带材的连续光亮退火工艺

Cu/Fe/Cu复合板带材以其节省贵金属及降低成本,又具有铜导电、耐蚀、美观及高强度的特性,已经被广泛应用于防务、电子、机械、五金及装饰等行业.我公司生产的Cu/Fe/Cu复合板带层厚比约为1∶24∶1,其表层材料是H90黄铜,基层(内层)材料是优质低碳钢.带材规格为(0.2～3.0)mm×140 mm,板材规格为(0.5～3.0)mm×140 mm×(750～2000)mm.Cu/Fe/Cu复合带材是采用可控气氛热轧复合,后经冷轧、退火加工,再经横剪可制成板材.     

熔覆Cu/Mo/Cu复合材料界面组织特征和结合特性

采用熔覆法制备Cu/Mo/Cu复合材料,利用金相显微镜对Cu/Mo/Cu复合材料的界面结构、显微组织进行研究,并通过扫描电镜分析了熔覆+轧制材料的断裂特点和界面结合特性。结果表明：熔覆复合界面平直且结合紧密;熔覆后钼层靠近界面的晶粒发生静态回复和再结晶,分布均匀呈等轴状,钼层中间位置的晶粒沿水平方向保持了原有的扁平状,铜层晶粒为粗大晶粒,大小不一且分布不均匀;铜层为韧性断裂,钼层发生分层断裂现象;剥离过程中材料沿着界面附近分层严重的钼层开裂,复合界面结合紧密。     

Cu/WCu/Cu复合薄板的组织和性能研究

为减少传统工艺制备的钨/铜薄板在压力加工过程中产生过多缺陷,提高板材的力学和电学性能,设计了一种新型的具有Cu/WCu/Cu三明治结构的超薄板,对比分析了两种结构板材在轧制过程中组织和性能的变化。结果表明:与传统结构试样相比,三明治结构试样表面覆铜层能够完成对基体表层钨颗粒的包覆和孔隙的填充,进而实现表面改性;三明治结构试样在轧制过程中产生缺陷相对较少,加工硬化不明显,抗拉强度和导电性能也优于传统试样。     

铜/铝/铜轧制复合板的退火工艺研究

研究了低温长时间和高温短时两种退火工艺对铜／铝／铜轧制复合板的成型性能及界面结合强度的影响,讨论了退火强化现象没有出现的原因。结果表明,退火处理不能提高铜／铝／铜轧制复合板的结合强度,只能改善复合板的成型性能。铜／铝轧制复合板宜采用高温短时退火制度,退火温度选择580～625℃,时间控制在10min以内,此工艺得到的铜／铝轧制复合板综合性能最佳。     

微焊点Cu/SAC305/Cu固-液界面反应及电迁移行为

研究了电迁移过程中Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu微焊点界面金属间化合物（IMC）的生长演变机制,分析了电载荷作用下固-液电迁移与固-固电迁移的区别. 结果表明,固-液电迁移过程中,随着加载时间的延长,两极IMC层厚度均增厚,且阳极IMC层厚度增长速率比阴极大;阴极侧IMC晶粒径向尺寸一直增大,轴向尺寸呈先增大后减小的变化规律,阳极侧IMC晶粒的尺寸在轴向与径向均增大;加载过程中,阳极IMC晶粒尺寸始终大于阴极;与固-固电迁移相比,固-液电迁移后,阴极侧,焊点IMC形貌更规则,且表面光滑度提高;阳极侧,固-固扩散时界面IMC晶粒形貌为多边形球状,而固-液扩散时界面IMC形貌为多边形柱状.     

Shear strength of Cu/In–48Sn/Cu diffusion soldered interconnections

Abstract

This paper presents the results of shear tests performed on Cu/In–48Sn/Cu diffusion soldered interconnections at the room and elevated temperatures of 373 and 423 K. Before the tests, the microstructure characterisation and chemical microanalysis of the joint area were performed. Termination of the diffusion soldering process led to the significant increase in the ultimate shear strength values. These values differed because of the type of the intermetallic phase that fulfilled the joined area: 11·2 MPa for [Cu6(Sn,In)5] and 28·5 MPa for [Cu41(Sn,In)11] phase. The shear tests performed at higher temperatures revealed a very good strength of the joints (9·8 MPa), especially for those with only the [Cu41(Sn,In)11] phase where fracture occurred inside the copper substrate. In the case of joints where unconsumed solder, [Cu6(Sn,In)5] and/or [Cu41(Sn,In)11], phases were present, the fracture surfaces observations allowed concluding that the crack propagated mostly through the intermetallic/solder interface or inside the intermetallic phase.     

Cu/Mo/Cu轧制复合界面的结合特性

采用轧制方法制备Cu/Mo/Cu复合材料,利用金相显微镜、扫描电镜和电子拉伸机等研究Cu/Mo/Cu复合材料的界面结构、断裂特点和工艺参数对结合强度的影响。结果表明:轧制前经(750℃,8 min)热处理,道次变形量为55%,复合材料的界面结合紧密,最大剪切强度为77 MPa;钼层金属显微组织呈扁平纤维状,组织较为均匀,铜层金属的晶粒呈等轴状,由界面至表面晶粒逐渐增大,且分布很不均匀;复合机制为典型的裂口结合和机械啮合。     

电子封装用Cu/Mo/Cu复合材料的工艺研究

研究了浸涂助复剂（铝基合金）和室温轧制工艺对Cu／Mo／Cu复合界面结合强度的影响，简述了Cu／Mo／Cu复合板室温轧制成形工艺过程，详细分析了表面和界面清理、初道次轧制临界变形率及热处理工艺等因素对复合板结合强度的影响。实验结果得出，钼板浸涂Al—Mn—Zn—Sn合金助复剂后的热处理温度为800～850℃；初道次轧制变形率为45％最佳；复合轧制后合适的退火工艺为450℃，保温60min。     

Cu/Fe/Cu叠片轧制工艺及复合强度的研究

采用无氧铜与电工纯铁为原材料运用冷轧复合工艺生产Cu/Fe/Cu复合件,分析了轧制压下率、退火温度对轧合件力学性能的影响,并运用金相显微镜、扫描电镜分析了组元的界面结合情况.结果表明,采用75％、80％压下率的冷轧工艺,且轧后采用700℃×30 min的退火工艺,可获得轧合件最佳的综合力学性能,其抗拉强度达385MPa,抗剪切强度达358MPa.     

Co/Cu/Co纳米多层膜的铁磁耦合效应

采用洛仑兹电子显微镜研究了磁控溅射沉积制备的Cu(20 nm)/Co/Cu/Co纳米多层膜磁畴结构随铁磁层间耦合效应的变化. Cu中间层厚度较薄时, 由于铁磁层之间的耦合作用, 纳米多层膜为垂直易磁化, 磁畴为磁泡结构, 磁泡的平均直径随Cu中间层厚度的增加而减小, 多层膜矫顽力呈减小趋势. 当Cu中间层厚度大于3 nm时, 铁磁层之间的耦合作用减弱, 纳米多层膜为面内易磁化, 磁泡结构的磁畴消失, 全部为具有波纹状的接近180°畴壁的磁畴结构.     

微连接Cu/SAC305/Cu界面元素扩散与几何尺寸效应

通过对不同钎料层厚度(15~50μm)的Cu/SAC305/Cu三明治结构焊缝进行高温时效处理,研究在高温时效过程中钎料层厚度对IMC生长行为的影响.结果表明,钎料层厚度对高温时效过程中的界面元素固态扩散的影响显著.钎料层厚度越小,在时效过程中界面处越有利于Cu₃Sn的生长,160℃时效相同时间后Cu₆Sn₅层与Cu₃Sn层的厚度比越小;时效过程中IMC层(Cu₆Sn₅层+Cu₃Sn层)的生长速率随着钎料层厚度的减小也呈现减小的趋势;扩散系数受钎料层尺寸的影响,扩散系数与钎料层厚度之间近似满足抛物线关系.     

Dissolution and precipitation kinetics of Cu6Sn5 intermetallics in Cu/Sn/Cu micro interconnects under temperature gradient

Multiple reflows are often required in 3D packaging. To elucidate the effect of temperature gradient during subsequent reflow on existing intermetallic compounds (IMCs), Cu₆Sn₅ IMC layers were initially formed in Cu/Sn/Cu micro interconnects. Upon subsequent reflow, synchrotron radiation real-time imaging technology was used to in situ study the dissolution and precipitation behavior of the pre-formed Cu₆Sn₅ under different temperature gradients. The pre-formed Cu₆Sn₅ IMC at the cold end continued to grow linearly with increasing aspect ratio, whereas that at the hot end dissolved linearly and then maintained a critical thin layer. The thick pre-formed Cu₆Sn₅ IMC at the hot end significantly hindered the dissolution of the neighboring Cu substrate until a dynamic equilibrium between chemical potential gradient and temperature gradient was satisfied. The thermomigration of Cu atoms from the hot end towards the cold end was responsible for the asymmetrical evolution of the interfacial Cu₆Sn₅ between the cold and hot ends. A theoretical model was proposed based on Cu diffusion flux to calculate the IMC thickness at the both ends as a function of reflow time and the equilibrium IMC thickness at the hot end under temperature gradient.     

Cu/Al/Cu层状金属复合材料电子束焊接接头特征

研究了Cu/Al/Cu层状金属复合材料的电子束焊,对焊接接头的表面成形、微观组织、力学性能进行分析。结果表明,采用电子束焊可以实现Cu/Al/Cu层状金属复合材料的有效连接。不同金属层焊缝宽度明显不同,铝层焊缝宽度最大,且铝层金属大量进入顶部和底部的铜层焊缝中。各层母材和焊缝界面均出现了IMCs层,铝层主要是Al2Cu,铜层则主要是AlCu,Al2Cu。在焊缝中心生成大量的块状Al2Cu,均匀分布在α-Al和Al2Cu组成的共晶组织基体中。接头抗拉强度为44 MPa,断口呈现明显的脆性断裂特征,拉伸断裂位置于显微硬度最高的焊缝中心区。 创新点： (1)采用Cu/Al/Cu层状金属复合材料代替纯铜在工业领域的应用。 (2)采用电子束焊接技术实现Cu/Al/Cu三明治结构层状金属复合材料的焊接。