氧化对含稀土无铅钎料表面锡须生长的影响

通过环境试验(室温、湿热和"无氧"试验)和扫描电镜组织分析对比研究了相同时效时间(30天)、三种不同氧化条件下锡须在Sn-Zn-Ga-Pr无铅钎料表面的生长行为.发现在室温环境下,锡须呈典型的针状生长;在湿热条件下,锡须呈丘状生长;而在氮气氛围的近似无氧条件下仅发现有少量锡粒在稀土相PrSn3表面产生.基于稀土相氧化驱动锡须生长理论,分析认为三种环境条件下锡须生长行为的不同是由于稀土相氧化程度不同造成的.湿热条件下稀土相快速氧化和腐蚀,从而比在室温和"无氧"条件下产生更多的压应力和活性Sn原子,为丘状锡须的生长提供了条件;而在氮气氛围下,稀土相氧化非常缓慢,驱动力和锡源都较少,因而只有少量短锡须和锡粒生长.     

稀土元素Pr,Nd对无铅钎料组织和性能的影响北大核心

综合了国内外含稀土元素Pr,Nd的无铅钎料最新研究成果,归纳并总结了添加稀土元素Pr,Nd对无铅钎料(Sn-Ag-Cu,Sn-Cu(-Ni)以及Sn-Zn钎料等)的组织和性能的影响规律,分析了稀土元素Pr和Nd对无铅钎料焊点可靠性的影响以及稀土相表面Sn须的形貌与生长机制,并展望了稀土元素改性无铅钎料研究的发展趋势,为进一步开发性能更优良的新型无铅钎料提供了参考依据。     

Sn-Zn-Ga-Pr钎料表面锡须的自发生长

结合扫描电镜与电子能谱分析了稀土元素对无铅钎料显微组织的影响.结果表明,当无铅钎料中的稀土添加过量,会诱发锡须在无铅合金表面的自发生长.在向Sn-9Zn-0.5Ga基体合金中添加0.7%(质量分数)的稀土元素镨(Pr)后,仅需室温时效12 h,合金组织中的稀土相表面即发生了锡须的自发生长.随着时效时间的延长,锡须会继续长大,其最终长度可达100μm.最后对过量稀土元素添加导致锡须生长的力学原因作了初步探讨,分析认为稀土相氧化所产生的微观压应力可能为锡须的生长提供了驱动力.     

稀土元素对无铅钎料组织和性能的影响

稀土元素以其独特的优势被称为金属材料的维他命,稀土元素的添加可以在不同程度上提高无铅钎料的性能。结合国内外在含稀土元素无铅钎料研究领域的最新研究成果,综合评论稀土元素对无铅钎料组织和性能的影响,阐述含稀土元素的无铅焊点可靠性研究现状,为该钎料的实际应用提供数据支撑,分析过量稀土元素对无铅钎料表面锡须的影响,探讨锡须的生长机制及潜在的问题,最后综合评述含稀土无铅钎料在研究过程中存在的问题以及相应的解决措施,为含稀土元素无铅钎料的研究和应用提供理论依据。     

锡锌钎料的腐蚀行为

在传统的SnZn共晶钎料中加入微量稀土元素获得含稀土的SnZnRE钎料．采用失重法、扫描电镜腐蚀形貌观察及电化学分析技术对钎料在不同环境下的腐蚀行为进行分析，研究SnZn系钎料的抗腐蚀性能，并与SnPb钎料进行了比较．     

稀土Ce元素对Sn-Zn-Bi-Ag-Al无铅钎料性能的影响

为了改善Sn-9Zn-4Bi-0.5Ag-0.05Al无铅钎料的综合性能,文中通过添加稀土元素Ce,研究了Ce元素对无铅钎料的润湿性能、抗剪强度以及熔点的影响.结果表明,稀土Ce元素的加入明显改善了钎料的润湿性能.当Ce的添加量为0.05wt%时,润湿性能最佳,钎焊接头的抗剪切强度也有明显提高,但随着稀土Ce元素的加入...     

Sn基无铅钎料晶须生长行为的研究

研究了有机-无机笼形硅氧烷齐聚物(POSS)对Sn基无铅钎料晶须生长行为的影响。分别采用纯Sn和Sn3.0Ag0.5Cu(SAC305)作为基体,加入3%(质量分数)的POSS硅三醇制备复合钎料。样品在-45~85℃的高低温循环条件下进行晶须生长加速实验,并观察样品表面及界面显微组织的演变。结果表明,POSS可在加速条件下稳定钎料基体,同时通过提高钎料的强度和硬度,来缓解钎料在热循环应力作用下产生的塑性形变,进而有效抑制2种钎料的晶须生长。     

合金元素添加对锡基无铅钎料性能的影响

对现阶段常用的无铅钎料进行了综合分析和概括评述,总结了各种钎料的特点和存在的缺陷,重点介绍了Ag、Bi、RE、Ni、Cu、In、Sb、Al、P、Ga等合金元素添加对Sn基无铅钎料性能的影响,并分析了利弊所在,为新型无铅钎料的研发提供了参考依据。     

高强度锡基钎料的研究

研制了熔点在２００℃左右的高强度锡基软钎料ＨＬＳｎ９２ＳｂＣｕＡｇ在配合常规软钎剂钎焊铜及其合金，钢主不锈钢时，润滑性及填缝性能良好，强度可达１００ＭＰＡ以上。对比试验表明，新研制的软钎料与国外同类产品性能相当。     

稀土元素Nd对Sn-Zn-Ga无铅钎料组织及性能的影响

研究了添加合金元素Ga及稀土元素Nd对Sn-Zn钎料润湿性能、显微组织和焊点力学性能的影响.结果表明,在钎料中适当添加Nd元素,可以提高钎料的润湿性能,当Nd元素的质量分数为0.1％时,钎料的润湿力最大,润湿时间最短,润湿性能达到最佳.同时适当升高温度时润湿性能得到改善.随着Nd元素的加入,钎料中大块的黑色针状富锌相逐渐变少,钎料基体组织得到细化,在Nd元素的添加量达到0.1％时,钎料的组织最为均匀、细小.同时Nd元素的加入可以改善焊点的力学性能,在Nd元素含量为0.1％时抗剪强度增至最大.因此Nd元素在Sn-9Zn-0.5 Ga钎料中的最佳添加量为0.1％左右.     

Sn whisker growth in Sn-9Zn-0.5Ga-0.7Pr lead-free solder

The spontaneous growth of Sn whisker in Sn-Zn series solder is newly reported in this work. It is found that during the exposure of Sn-9Zn-0.5Ga-0.7Pr bulk solder to ambient conditions for a few hours, many different lengths of needle-like Sn whiskers originate spontaneously from the Sn-Pr intermetallic compounds of the solder and grow rapidly at a rate of about 3.5 Å/s. It is proposed that the driving force for whisker formation is the compressive stress resulting from the oxidation of Sn-Pr compounds, and that the free Sn atoms released from oxidation reaction feed the whisker growth during exposure.     

SnCuNi-xPr焊点组织和性能分析

分析了不同稀土元素Pr的添加量对Sn0.7Cu0.05Ni无铅钎料润湿性能、焊点力学性能以及钎料显微组织的影响,并对焊点内部组织的演化规律与其性能之间的内在联系进行了初步探讨.研究发现,稀土元素Pr的适宜添加量为0.025%～0.075%,且存在一最佳添加量0.05%.微量稀土元素Pr的加入可显著降低液态钎料的表面张力...     

Sn-9Zn-xPr钎料钎焊性能及显微组织

研究了稀土元素Pr的添加量对Sn-9Zn无铅钎料的润湿性能、显微组织和焊点力学性能的影响.结果表明,镨的加入不仅改善了钎料的润湿性能和抗氧化性能,而且细化了钎料基体中的富锌相,使得界面组织更为稳定,有利于焊点可靠性的改善;Sn-9Zn无铅钎料中镨的添加量为质量分数0.08%时,钎料的润湿性能最佳,综合性能最好;当镨的添...     

稀土Y加速Sn晶须生长规律

氧原子向稀土相YSn3晶格内部的扩散使YSn3产生体积膨胀,而周围钎料基体对体积膨胀的抑制作用使其内部产生巨大的压应力,此压应力为Sn晶须的生长提供了驱动力;与此同时,稀土相YSn3氧化过程中释放出的自由Sn原子为Sn晶须的生长提供了生长源.对空气中室温与150℃时效条件下稀土相YSn3表面Sn晶须的生长进行了研究.结果表明,室温时效条件下,稀土相YSn3表面Sn晶须的生长速度缓慢且分布不均;高温时效条件下,稀土相YSn3表面Sn晶须的生长速度较快且巨大的压应力使钎料基体发生了隆起现象.     

SnCuNi-xPr/Cu界面组织和性能分析

分析了稀土元素Pr及其两种添加量对Sn0.7Cu0.05Ni无铅钎料焊点界面组织和性能的影响,并对其影响机制进行了初步探讨.结果表明,Pr元素的加入明显改善了钎料/基板的界面组织形貌,使其更为均匀平坦.Pr元素可通过减小界面反应化学驱动力,缩短反应时间,并与Ni元素产生"协同作用"来控制界面反应的进行;稀土元素Pr可通过PrSn3相颗粒的析出对焊点组织起到第二相强化的作用,同时会阻碍晶界或相界迁移以细化晶粒,提高焊点强度和韧性,对钎料焊点抗剪强度的测试验证了该理论.     

无铅锡基钎料合金设计和合金相图及其计算

阐述了无铅钎料合金设计的原则, 讨论了合金相图及其计算在无铅锡基钎料合金设计中的作用. 利用相图计算技术筛选了可能代替Pb-Sn共晶钎料合金的Sn-Zn-In三元(x(Zn)＜0.11, x(In)=0.10～0.14)和Sn-Zn-In-Ag四元(x(Sn)=0.800, x(In)=0.090, x(Zn)=0.075, x(Ag)＜0.049)无铅锡基钎料合金. 初步讨论了用相图计算技术在富Sn四元Sn-Zn-In-Ag无铅钎料合金基础上, 添加Bi, Sb等低熔点金属和微量Ce, La等稀土元素以降低贵金属In和Ag的含量, 进一步提高无铅锡基多元合金钎料的综合性能和性能价格比.     

SnAgCuEr系稀土无铅钎料的显微组织

系统研究了添加微量稀土Er对Sn3.8Ag0.7Cu无铅钎料合金显微组织和性能的影响.试验发现,微量Er的添加,使Sn3.8Ag0.7Cu钎料合金的熔化温度稍有降低,铺展面积有所增加,抗剪强度有所提高.通过显微组织观察,加Er后网状共晶物体积百分比增大,初晶金属间化合物(IMC)的尺寸变小.微量Er抑制了时效过程钎料与铜基体界面IMC层(IML)的增厚,时效400 h后差别更明显,有利于提高钎料接头的可靠性.指出含微量稀土的SnAgCuEr合金是性能优良的无铅钎料合金.     

稀土相表面特殊形态锡晶须生长现象

在Sn3.8Ag0.7Cu钎料中添加过量的稀土Ce和Er元素会在其内部形成尺寸较大的稀土相CeSn3和ErSn3.将钎料合金Sn3.8Ag0.7Cu1.0Ce/Er的铺展试样沿中心剖开,利用金相水砂纸及专用抛光液抛光后,将制备好的试样在空气中分别进行室温与150℃时效处理.分析了时效处理过程中稀土相CeSn3及ErSn3表面锡晶须的生长行为.结果表明,在稀土相的表面出现了大量规则的针状及线状锡晶须,它们在生长过程中始终保持了恒定的截面.试验中还发现了一些特殊形态的锡晶须,如锡晶须的分枝、合并以及锡晶须的搭接现象.