稀土Pr对Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料润湿性能和微焊点力学性能的影响

采用润湿平衡法研究了微量稀土Pr元素对Sn-0.3Ag-0.7Cu在Cu基板上润湿性能的影响规律,并借助STR-1000型微焊点强度测试对Sn-0.3Ag-0.7Cu-x Pr微焊点的力学性能。结果表明,随着稀土Pr含量的增加,钎料在Cu基板上的润湿力逐渐增加,润湿时间缩短。当Pr的质量分数在0.05%~0.1%时,Sn-0.3Ag-0.7Cu-x Pr钎料的润湿性能最好。在260℃的试验条件下,Sn Ag Cu-0.1Pr相比Sn Ag Cu钎料润湿力提高了5.0%,润湿时间降低了16.9%。且当Pr含量约为0.05%时,微焊点的力学性能最佳,焊点的剪切强度提高了8.5%。     

Bi对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料熔点及润湿性能的影响

研究了添加适量的Bi元素对低银型Sn-0．3Ag-0．7Cu无铅钎料合金性能的影响,应用差示扫描量热仪和SAT-5100型润湿平衡仪对Sn-0．3Ag-0．7Cu·xBi（x=0.1,3,4．5）钎料的熔点、润湿性能作了对比试验分析。结果表明,一定量Bi元素的加入可以降低Sn-0．3Ag-0．7Cu钎料合金的熔点,并改善其润湿性能。但过多的Bi元素会导致钎料的液固相线温度差增大,塑性下降,造成焊点剥离缺陷。综合考虑得到Sn-0．3Ag-0．7Cu-3．0Bi无铅钎料具有最佳的综合性能。     

Sn-0.3Ag-0.7Cu-xNd钎料显微组织及性能

研究了稀土元素Nd的添加量对超低银无铅钎料Sn-0.3Ag-0.7Cu的润湿性能、显微组织和力学性能的影响.结果表明,微量Nd元素的加入可以显著改善Sn-0.3Ag-0.7Cu超低银无铅钎料的润湿性能和焊点的力学性能,并且能够起到细化基体组织的作用.当钎料中Nd元素的质量分数达到0.1%时,钎料的综合性能最佳,基体组织最为均匀细化.虽然Ag元素含量的降低使钎料的性能有所下降,但是加入适量Nd元素后钎料的润湿性能已接近传统Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料.     

Sn-0.3Ag-0.7Cu-xSb无铅钎料润湿性

研究了微量Sb元素对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料润湿性的影响,采用润湿平衡法探讨了Sn-0.3Ag-0.7Cu-xSb钎料在不同氛围和不同钎剂条件下的润湿性能.结果表明,微量的Sb元素可以显著提高Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料润湿性.在氮气氛围条件下,Sn-0.3Ag-0.7Cu-xSb钎料的润湿性得到显著改善,主要基于氮气氛围减小熔融钎料的氧化.辅助不同的钎剂,钎料的润湿性差异较大,选择合适的钎剂可以明显提高Sn-0.3Ag-0.7Cu-xSb钎料的润湿性.     

等温时效中稀土Er对Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅钎料显微组织演化的影响

系统研究了等温时效中添加微量稀土Er对Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料合金显微组织演化规律的影响.结果表明,Er对Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料显微组织及等温时效过程中显微组织的演化产生了重要影响.在钎焊过程中,Er有效地细化了钎料组织,改变了钎料内部Cu-Sn金属间化合物的形态、尺寸及分布情况.在等温时效过程中,钎料内部生成的ErSn3金属间化合物为组织的再结晶过程提供了大量的形核质点,有效避免了再结晶组织的粗化及裂纹的产生和扩展.     

Bi含量对Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料微观组织 及接头性能的影响

以Sn-0.3Ag-0.7Cu低银无铅钎料为研究对象,添加不同量的Bi(1.0％～4.5％)元素,和Cu盘进行钎焊,取部分试样进行高温时效处理.观察分析了Bi对钎料微观组织结构的影响,以及Bi对焊接接头界面金属间化合物(IMC)显微形貌演变、生长动力学和接头剪切强度的影响.研究结果表明;Bi元素的加入使钎料基体内晶粒尺寸变得细化而均匀,且随着Bi含量的增加可以显著提高钎料钎焊接头的剪切强度,断口经过扫描电镜观察发现剪切断面均沿着剪切方向有明显的塑性变形,这表明焊点中发生的是塑性断裂;高温时效试验表明,钎料基体中Bi的存在降低了界面IMC的生长速率,且随着Bi含量的增加,抑制IMC生长的作用越大.但是过量的Bi会使组织粗化,且对IMC生长的抑制作用反而会变差.IMC层厚度随着时效时间的延长明显增加,断裂机制很快由钎料基体的韧性断裂逐渐变为界面IMC的脆性断裂,使焊接接头的剪切强度明显下降.     

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。     

Pr,Nd对Sn0.3Ag0.7Cu0.5Ga无铅钎料显微组织的影响

分析了添加两种稀土元素Pr,Nd对Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.5Ga无铅钎料基体组织、焊点界面组织的影响并测定了焊点抗剪强度.结果表明,在该钎料中分别添加Pr,Nd元素可以改善钎料的显微组织,且加入Pr元素的效果优于Nd.添加Pr元素的钎料基体组织中金属间化合物分布均匀,而后者易在晶界处产生“区域”状金属间化合物,成为裂纹的发源地.稀土元素的吸附作用可以降低钎料与铜基板界面反应的剧烈程度,从而改善界面的形貌.添加Pr元素的钎料可以更好地与铜基板结合,从而提高了焊点的抗剪强度.     

稀土Pr对低银Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.5Ga钎料蠕变行为影响的研究

为进一步促进电子封装用低银无铅钎料的发展,本文采用纳米压痕法研究了新型含Pr低银Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.5Ga (SAC-Ga)钎料显微组织与蠕变性能之间的关系。结果表明,SAC-Ga、SAC-Ga-0.06Pr、SAC-Ga-0.5Pr三种钎料的蠕变位移分别为1717 nm、1144 nm、1472 nm;稀土Pr可通过细化Cu₆Sn₅金属间化合物并促使其均匀分布从而明显提高SAC-Ga钎料的蠕变强度;与SAC-Ga-0.06Pr钎料相比,SAC-Ga-0.5Pr由于过量稀土Pr的表面氧化而导致其蠕变强度有所下降。此外,本文采用Dorn模型研究了含Pr的SAC-Ga钎料的室温蠕变行为并计算了对应的钎料蠕变应力指数n;阐明了Pr对SAC-Ga钎料蠕变强度的强化机理,即当位错遇到细小且均匀分布的Cu₆Sn₅ 金属间化合物时,位错移动只能采用绕过机制,从而提高了含Pr低银钎料的抗蠕变性能。     

Sn-2.5Ag-0.7Cu-XGe钎料显微组织与熔化特性

应用扫描电子显微镜和差式扫描量热仪研究了Sn-2.5Ag-0.7Cu-XGe系三个成分的无铅钎料.结果表明,该合金系的显微组织为鹅卵石状的初晶晶粒加上分散微细条状和小颗粒状的共晶组织.在钎料中添加0.5%或1.0%的Ge元素,显微组织的形貌没有改变,但其中的金属间化合物Ag3Sn和Cu6Sn5趋于细化,分布趋于均匀,Ag3 Sn相从长条状向细小针状转变.加入Ge元素后合金的熔化开始、熔化峰值和熔化结束温度都有所降低.同时Ge元素的加入使熔化曲线的吸热峰宽度变窄,熔化结束部分变长,但对熔化温度区间的影响较小.     

Effect of soldering condition on formation of intermetallic phases developed between Sn-0.3Ag-0.7Cu low-silver lead-free solder and Cu substrate

In this paper, effect of soldering time and temperature on formation of intermetallic compounds developed between Sn-0.3Ag-0.7Cu lead-free solder and copper substrate was investigated. Dip soldering was performed at 250, 270, and 290 °C with soldering time of 5, 10, 15, and 20 s. Either ?-Cu₃Sn or η-Cu₆Sn₅ intermetallic phase was found at the interface between the solder and the substrate depending on the soldering condition, i.e., soldering time and soldering temperature. ?-Cu₃Sn was found only when the substrate was soldered at 250 °C for 5 and 10 s. At other soldering conditions, only η-Cu₆Sn₅ was found at the interfacial zone. Crystal structure of ?-Cu₃Sn intermetallic phase was orthorhombic, and it was hexagonal structure for η-Cu₆Sn₅. Transformation of the intermetallic phases was also discussed.     

稀土Er对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料合金组织与性能的影响

研究稀土Er含量对Sn-3．0Ag-0．5Cu无铅焊料合金显微组织以及性能的影响。结果表明：当Er含量为0．05％～0．50％（质量分数）时，对该无铅焊料合金的导电性和腐蚀性影响不大，但使熔化区间温度降低：当Er含量为0．05％时，焊点剪切强度最高；当Er含量为0．10％时，焊料铺展面积最大，焊料润湿性有所改善，同时焊料的拉伸强度达到最高；当Er含量为0．25％时，伸长率最大。随着Er含量的增加，该焊料合金的组织由树枝晶向等轴晶转变，且组织逐渐细化。Er的较佳添加量为0．05％～0．25％。     

La对Sn-0.3Ag-0.7Cu回流焊点纳米力学性能影响

随着电子产业的不断发展,对微连接焊点可靠性的要求越来越高. 文中在Sn-0.3Ag-0.7Cu的基础上添加第四种微量元素La,并制备出多种不同铼含量的焊球,通过回流焊得到Sn-0.3Ag-0.7Cu-xLa焊点. 采用纳米压痕仪对焊点进行一次加载—卸载试验,对试验所得到的载荷—位移数据通过采用Ma物理反解析法可得出焊点的纳米压痕硬度H、弹性模量E及蠕变速率敏感指数m等焊点的性能参数.研究稀土元素La对焊点纳米力学性能的影响. 结果表明,随着微量稀土元素La含量的增加,焊点的硬度、弹性模量表现出明显的增长趋势,而且抗蠕变性能随着铼含量的上升呈线性上升趋势.