Ni元素对Sn-9Zn-3Bi无铅钎料显微组织和性能的影响

利用真空箱式电阻炉制备了Sn-9Zn-3Bi-xNi无铅钎料合金,并对其显微组织和主要性能(熔点、熔程、抗氧化性、润湿性、剪切强度)及钎焊接头断口形貌进行了分析。结果表明,少量Ni的加入可以细化Sn-9Zn-3Bi合金的显微组织,而对其熔点影响较小。当Ni添加量为0.1%和0.5%时,钎料的熔程变化不大,Ni添加量为1%时,钎料的熔程增大比较明显。随着Ni添加量增多,无铅钎料的抗氧化性能和润湿性能提高。Ni添加量在0.1%和0.5%时,钎焊接头的剪切强度变化不大,但韧性增加;Ni添加量在1%时,钎焊接头的剪切强度略有增大,但韧性降低。     

微量P 对Sn-0. 7Cu 无铅钎料高温抗氧化性能的影响

目的研究了微量P元素的添加,对Sn-0.7Cu无铅钎料在高温条件下抗氧化性能的影响。方法制备了Sn-0.7Cu和Sn-0.7Cu-x P钎料合金,在250~370℃温度下,采用目测观察和表面刮渣法,研究了熔融钎料在高温下的抗氧化性能。结果微量P元素能显著提高熔融Sn-0.7Cu钎料低温下的抗氧化性能,低温下P含量为0.009%时抗氧化性能最好,当温度超过340℃时,抗氧化性能减弱,超过370℃时完全失去抗氧化效果。结论在250℃时,Sn-0.7Cu钎料的氧化膜生长系数k250℃=1.59×10-6,约为Sn-0.7Cu-0.009P的3倍,在370℃时,Sn-0.7Cu钎料的氧化膜生长系数k370℃=3.03×10-6,与Sn-0.7Cu-0.009P的相差不大。     

无铅钎料的研究与开发

由于现行的Ｓｎ－Ｐｂ合金钎料中铅是有毒的，因此研究开发无铅软钎料是我国电子材料行业所面临的新课题。     

Sn-0.7Cu无铅钎料对铜引线材料的润湿性

采用改性熔炼工艺制备了Sn-0.7Cu改性合金,用润湿平衡法研究了温度、钎剂中卤素含量、浸渍时间对铜引线材料润湿性的影响,并与Sn-37Pb进行了对比.结果表明:升高温度可明显提高润湿性;当用R(非活性)钎剂时,Sn-0.7Cu对铜引线不润湿;随着钎剂中卤素离子的增加,其润湿性得到显著改善,钎剂中卤素含量以≥0.4wt%为宜;随浸渍时间的延长,润湿力明显降低,表明界面存在"失润现象".     

合金元素对Sn-57Bi无铅钎料组织及韧性的影响

研究了添加不同含量的合金元素Ag,Ge,Cu,Sb,Zn,Ce,P,Ni对Sn-57Bi钎料的熔化温度、润湿性能、冲击韧性和显微组织的影响。研究结果表明,合金元素的添加对于钎料的熔化特性的影响不大,P,Ni的加入会导致出现硬脆的Bi,削弱了钎料的性能,Ag3Sn和富锌相则在形状合适时可以强化钎料的性能。单独加入合金元素Ag,Ge,Zn,Cu可以改善钎料的塑韧性,Ag,Ge还可以提高钎料的屈服强度和接头的剪切强度。合金元素Sb,Ce,P,Ni的加入会弱化钎料的塑韧性。而在同时添加多种合金元素的钎料合金中,43Sn-Bi-1Ge-1Ag的改善效果最好。     

无铅钎料的研究开发现状

综述了近年来国内外无铅钎料的研究开发现状和部分无铅钎料的应用情况。重点介绍了国内外Sn-Ag和Sn-Zn系无铅钎料的研究与发展,以及合金元素对Sn-Ag和Sn-Zn系无铅钎料的微观组织、润湿性、熔点、腐蚀行为等方面的影响,并介绍了微量稀土元素对无铅钎料的组织和性能的影响。     

液态Sn-Ag-Cu钎料润湿性能的优化

采用钎料改性工艺制备了Sn-3.5Ag0.6Cu合金,用润湿平衡法测试了液态Sn-3.5Ag0.6Cu钎料在铜基体表面的润湿性,研究了钎料制备工艺、钎剂卤素含量、浸渍温度和时间等因素对润湿性能的影响.结果表明:采用改性工艺可增强钎料的润湿性能,当钎剂卤素含量为0.4wt%、在270℃下浸渍2～3s时,液态Sn-3.5Ag0.6Cu钎料对铜表面的润湿性可以达到最佳状态.指出降低钎料的熔点和液态表面张力是提高润湿性的关键.     

Sn-9Zn-xAg钎料在Cu基材上润湿性能及界面组织的研究

研究了添加合金元素Ag对Sn-9Zn无铅钎料显微组织、在铜基上的润湿性能及对钎料/铜界面组织的影响.研究结果表明:当Ag的含量(质量分数,下同)在0.1%～0.3%时,钎料中针状富Zn相逐渐减少,当Ag的含量在0.5%～1%时,钎料中出现Ag-Zn化合物相;当Ag的含量为0.3%时,钎料具有最好的润湿性能,当Ag的含量为0.5%～1%时,钎料的润湿性能下降;Sn-9Zn/Cu的界面处形成平坦的Cu5Zn8化合物层,当Ag含量为0.3%时,在Cu5Zn8化合物层上出现节结状的AgZn3化合物相,随着Ag含量的提高,这种节结状的AgZn3化合物相逐渐聚集长大成扇贝状的化合物层.     

元素掺杂的低银SAC无铅钎料综合性能研究

低Ag(Ag含量<1%,质量分数,下同)的SAC无铅钎料存在润湿性和可靠性不足的问题.为探索解决这些问题,研究了Ag含量、Ni和Bi等合金元素对合金微观组织、润湿性和溶铜性等关键性能的影响.结果表明:Ag含量的变化带来了组织、熔化特征和力学性能的规律性改变;Bi和Ni元素的少量添加能够提高合金的可焊性(润湿性),并降低合金的铜溶解率;SAC0805BiNi钎料的铜溶解率小于SAC0307和SAC305钎料,而润湿性接近SAC305钎料;Ag含量在0 3%~1%之间的合金韧性更好.因此,适当选择Ag含量和采用合适添加元素,成本相对较低的低银无铅钎料综合性能接近SAC305无铅钎料.     

添加Bi和P对Sn-0.7Cu无铅钎料合金性能的影响

研究了添加Bi和P对Sn-0.7Cu无铅钎料合金熔点、显微组织、在Cu上的润湿性、导电率、硬度以及蠕变抗力等性能的影响。实验结果显示,随Bi含量增加,Sn-0.7Cu合金的熔点、导电率略有降低,润湿性、抗蠕变性能和维氏硬度均提高;此外,在添加Bi的基础上加P元素,能进一步降低Sn-0.7Cu-Bi合金的熔点,提高合金的导电率和润湿能力,但合金硬度略有下降;Sn-0.7Cu-1Bi-0.05P钎料合金的抗蠕变性优于Sn-0.7Cu-1Bi,Sn-0.7Cu-3Bi-0.05P钎料合金的抗蠕变性则劣于Sn-0.7Cu-3Bi。金相显微组织观察表明,单独加Bi能细化Sn-0.7Cu合金中的Cu6Sn5金属间化合物相;P的加入使Sn-0.7Cu-1Bi合金中的β-Sn枝晶尺寸变小,且Cu6Sn5相呈规则网络状分布于枝晶间隙;而在Sn-0.7Cu-3Bi合金中加P则粗化了Cu6Sn5相,并使IMC呈无规则分布。     

Bi对Sn-0.7Cu无铅焊料微观组织和性能的影响

研究了Bi对Sn-0.7Cu焊料合金的微观组织、物理性能、润湿性能以及力学性能的影响.结果表明,在Sn-0.7Cu焊料合金中添加适量Bi后,合金的微观组织和性能有较明显的变化,Bi的加入能够降低焊料合金的熔点,提高润湿性能,同时对合金的力学性能也有很大影响,Bi能显著提高合金的抗拉强度,但合金的塑性会有所降低.     

Sn-9Zn-xP无铅焊料合金性能研究

以Sn-9Zn合金为研究对象,考察了P的添加对其性能的影响,并对其机制作了初步探讨。通过二次离子质谱(SIMS)分析发现,P的添加显著降低Sn-9Zn合金中的含氧量,从而提高了合金在Cu上的润湿性。P的改善润湿性的效果不仅有利于其工艺性能,也提高了Sn-9Zn/Cu焊点界面的结合强度,只使其塑性略有下降。同时,微量P的添加不改变Sn-9Zn合金与Cu形成的焊点的界面结构。另外,蠕变强度测试结果表明,P的添加能显著提高合金的抗蠕变性能。     

P元素对Sn-0.7Cu焊料合金性能的影响

为了研究P元素含量对合金微观组织、熔程、润湿性和抗氧化性能的影响,将纯锡和中间合金Sn-10Cu及Sn-3.5P按质量比在270 ℃熔化,保温20 min后搅拌均匀,浇铸冷却后制备成Sn-0.7Cu-xP(x=0~0.1)焊料合金.通过光学显微镜观察焊料合金的显微组织,分别利用X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热分析仪(DSC)对焊料合金进行了物相分析和熔点测定,采用润湿平衡法测定焊料的润湿性,用静态刮渣法测定焊料的抗氧化性.研究表明：焊料合金晶粒随着P元素含量的升高而增加;焊料合金的熔程随着P元素含量的升高先增加后降低;焊料的润湿时间随着P元素含量的增加先减小后增大,润湿力随着P元素含量的增加而减小,在P含量为0.001%时润湿性较好;P元素含量为0.01%时,Sn-0.7Cu的抗氧化性能较好.     

Sn-9Zn无铅焊料合金凝固组织及其在时效中的演变

为了考察Sn-9Zn无铅焊料合金凝固组织及其在时效中的演变,制备了不同冷却条件及不同熔体过热度下Sn-9Zn/Cu焊点,并利用扫描电镜和光学显微镜观察了其组织形貌.观察发现:共晶组织随冷却速率提高而显著细化;同时,随炉缓冷凝固时合金形成完全的层片状共晶组织,而空冷和喷水冷却条件下合金除层片状共晶组织外,还形成了杆状富锌相.实验结果还表明,熔体过热度对出炉空冷合金的共晶组织有显著影响,较高的熔体过热度使共晶组织更细密.在空冷合金的时效过程中,杆状富锌相趋于逐渐溶解消失,90℃时效时还发生了共晶组织的显著粗化.     

Sb,Bi 元素对 Sn-22 Sb 高温钎料合金组织的影响

目的研究Sb和Bi元素对Sn-22Sb钎料显微组织的影响。方法制备了(Sn-22Sb)-xBi和Sn-xSb钎料合金,并分别采用差热分析和X射线衍射仪,分析了材料的熔化特征和物相。结果结果表明:Sn-22Sb钎料合金主要由灰色的β-Sn和白色块状的Sb2Sn3构成;少量的Bi使得Sn-22Sb钎料合金中Sb2Sn3金属间化合物逐渐细化和均匀化,数量却急剧增加;大量添加Sb后,使得Sn-22Sb钎料合金几乎全部变为粗大的块状β-SnSb组织,钎料合金的开始熔化温度有所提高。结论通过添加其他合金元素,降低Sn-50Sb钎料液相线温度,使其有望应用于二次回流焊。