高电流密度作用下共晶SnBi钎料基体内部金属间化合物生长机制

研究Cu/SnBi/Cu焊点在电流密度分别为8×103,1×104和1.2×104 A/cm2的作用下通电80 h后钎料基体内部金属间化合物 (IMC)的形貌演变。结果表明：电流密度为8×10３ A/cm2时,在焊点的阳极界面出现了大量的形状不规则的IMC,而在阴极界面并未有明显的IMC形成;当电流密度为1×104 A/cm2时,阴极界面的IMC层呈扇贝状,有些IMC已经在界面处脱落,而阳极界面的IMC呈层状,而且厚度要比阴极的薄;当电流密度为1.2×104 A/cm2时,阳极界面的IMC厚度有所增加,但是阴极界面的IMC已经向钎料基体中进行了扩散迁移,使得界面变得凹凸不平。值得注意的是, 随着电流密度的增加,在阳极形成的Bi层的厚度明显增加     

电迁移促进Cu/Sn-58Bi/Cu焊点阳极界面Bi层形成的机理分析

研究了Cu/Sn-58Bi/Cu对接接头焊点在电流密度为5×103～1.2×104A/cm2条件下钎料基体中阳极界面Bi层的形成机理.电迁移过程中,Bi元素为主要的扩散迁移元素,在电迁移力的作用下由阴极向阳极进行迁移.由于Bi原子的扩散迁移速度比Sn原子要快,促使Bi原子首先到达阳极界面.大量的Bi原子聚集在阳极界面时,形成了压应力,迫使Sn原子向阴极进行迁移,于是在阳极界面处形成了连续的Bi层.阴极处由于金属原子的离去,形成了拉应力,导致了空洞和裂纹在界面处的形成.Bi层的形态主要分为平坦的Bi层和带有凹槽的Bi层.Bi原子进行扩散迁移的通道有三种:Bi晶界、Sn晶界和Sn/Bi界面.随着电流密度和通电时间的增加,Bi层的厚度逐渐增加.电迁移力和焦耳热的产生成为Bi原子扩散迁移的主要驱动力.     

Pd-AgNbO3光催化剂的合成及其光催化活性研究

研究了温度为150℃,电流密度为5.0×103A/cm2的条件下电迁移对Ni/Sn/Ni-P(Au)线性接头中界面反应的影响.结果表明电流方向对Ni-P层的消耗起着决定作用.当Ni-P层为阴极时,电迁移加速了Ni-P层的消耗,即随着电迁移时间的延长,Ni-P层的消耗显著增加;电迁移100 h后Ni-P层消耗了5.88 μm,电迁移200 h后Ni-P层消耗了13.46μm.在Sn/Ni-P的界面上形成了一层Ni2SnP化合物而没有观察到Ni3Sn4化合物的存在,多孔状的Ni3P层位于Ni2SnP化合物与Ni-P层之间.当Ni-P层为阳极时,在电迁移过程中并没有发现Ni-P层的明显消耗,在Sn/Ni-P的界面处生成层状的Ni3Sn4化合物,其厚度随着电迁移时间的延长而缓慢增加,电迁移200 h后Ni3Sn4层的厚度达到1.81 μm.     

电迁移对低银无铅微尺度焊点力学行为的影响

研究了电迁移条件下不同电流密度(0.63~1.0×104 A/cm2)和通电时间(0~48 h)对低银无铅Sn-Ag-Cu微尺度焊点的拉伸力学行为的影响. 结果表明,电迁移导致了低银无铅微尺度焊点的抗拉强度显著降低,并且随着电流密度的增加或通电时间的延长,焊点的抗拉强度均呈下降趋势;同时电迁移还导致焊点的拉伸断裂模式发生明显变化,在经历高电流密度或长时间通电的电迁移后,焊点在服役条件下会发生由韧性断裂向脆性断裂的转变. 此外含银量高的微尺度焊点的抗电迁移性能更强.     

Sn-Ag-Cu无铅钎焊接头的电迁移行为研究

研究了Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu钎焊焊点在多场(磁场、温度场、电流)作用下电迁移时阳极、阴极界面金属间化合物的生长行为。结果表明:随着时效时间的延长,阳极金属间界面化合物显著增加,阴极金属间界面化合物逐渐减少,且阳极界面化合物的厚度增加量远大于阴极界面化合物厚度的减少量,48 h时,在电流密度为0.8×104 A/cm2下,阳极界面化合物厚度增加了8.8μm,阴极仅减少了0.39μm。     

电化学充氢条件下氢对X80级管线钢力学性能的影响

应用慢应变速率拉伸试验和扫描电镜(SEM),研究了X80管线钢电化学充氢后的力学性能和断口形貌变化。结果表明:随着充氢电流密度的增大,X80钢中的可扩散氢含量增加,造成伸长率、断面收缩率和冲击吸收能量不断减少,拉伸断口的韧窝变小、变浅,而空洞会增大、增多,空洞边缘出现准解理形貌;电流密度低于5 m A/cm2时,X80钢表面以及其冲击断口无裂纹;电流密度增加至5 m A/cm2以后开始出现裂纹,并且随着电流密度的增加,裂纹开始增大、增多;当电流密度为10 m A/cm2时,冲击断口中出现准解理形貌。     

氯盐体系锡隔膜电沉积仿真模拟

采用COMSOL多场耦合计算机仿真软件对氯盐体系锡隔膜电沉积进行了仿真模拟,研究锡隔膜电积时电解槽内离子浓度、流体密度、流体速度、电流密度等的分布特征及其随时间的变化规律。结果表明:锡隔膜电积时槽内离子浓度分布受到入口流速、电流密度、电积时间、槽内离子互相作用的影响而发生变化。增加进液速度及降低HCl浓度有利于提高电解液平均密度及阴极表面Sn^2+的最低浓度。电积时极板边缘发生离子对流,顶部对流速度高于边缘处对流速度,且流体密度梯度影响离子对流方式。极板周围电流密度分布呈非均匀分布,在电极边缘发生电流偏转。增加电流密度能降低阴极表面Sn^2+最低浓度及流体的平均密度,同时也将增加阴极表面流体的平均流速,并使得阴极产物厚度不均匀。     

预热温度和真空度对自蔓延法制备MgB2超导块材的影响

用自蔓延(SHS)法成功制备了MgB2超导块材.B,Mg合成MgB2是放热反应,预热温度和真空度是影响MgB2性能的主要因素,当预热温度太低时不能用电弧引导反应,理论计算和实验结果表明预热温度应该大于484 K,但预热温度太高会使部分MgB2分解为MgB4和MgB7,当预热温度为520K,真空度为2.4×10-3Pa时,试样的临界温度Tc=38.45K,温度转变宽度小于0.4 K,临界电流密度Jc=1.60×106A/cm2(10 K,0.5 T),1.65×106A/cm2(20 K,0 T).试样的致密度较低时,结构为层状,层与层之间有空洞,每层由颗粒状晶粒组成,颗粒尺寸为2 μm～5 μm.SHS法制备MgB2超导块材工艺简单、反应时间短(3 s～5 s).     

电载荷作用下温度对微焊点界面扩散的影响（英文）

以Cu/SAC305/Cu为研究对象,研究温度对电迁移过程中界面金属间化合物(IMC)生长及Cu焊盘消耗的影响。试验过程中加载的电流密度为0.76×104 A/cm2,试验温度分别为100、140、160和180°C。分别建立焊点阴极Cu焊盘消耗及阳极界面IMC厚度的本构方程。在电迁移过程中,焊点阴极Cu焊盘消耗量与加载时间呈线性关系,Cu焊盘消耗速率与试样温度呈抛物线关系。阳极界面IMC厚度与加载时间的平方根呈线性关系,且界面IMC的生长速率与试样温度呈抛物线关系。在电迁移过程中,阳极界面IMC生长与阴极Cu焊盘消耗有不同的变化规律,这是由于电流作用下焊点体钎料内形成了大量的IMC。     

电镀工艺参数对金刚石锯丝复合镀层质量影响研究

本文进行了采用复合电镀法制备电镀金刚石锯丝试验,重点分析了上砂与镀层加厚阶段采用不同的阴极电流密度与时间,对锯丝复合镀层外观质量、锯丝表面金刚石磨粒含量和磨粒埋入深度的影响.研究结果表明,当锯丝表面固结粒度为20 μm的金刚石磨粒时,上砂与镀层加厚阶段均可采用2.0A/dm2的阴极电流密度,对应的最佳电镀时间分别为7 ...     

外加载荷对镀锡层锡须生长行为的影响

首先研究了三种不同厚度镀锡层（3,5,13 μm）在相同试验条件（70℃时效24 h后室温放置60天）下的锡须生长情况,并在此基础上首次采用精密动态力学分析仪（DMA Q800）研究了精确控制相同载荷条件下拉、压两种外力对相同厚度镀锡层（3 μm）锡须生长行为的影响.结果表明,相同时效条件下,镀锡层越薄,锡须生长的可能性越大;相同的外加载荷和试验温度作用下,承受压力作用镀锡层,其表面锡须生长比承受拉力时生长更快,并且主要呈柱状生长.     

电流密度对Cu/Sn-9Zn/Ni焊点液-固电迁移行为的影响

采用同步辐射实时成像技术对比研究了不同电流密度对Cu/Sn-9Zn/Ni焊点液-固电迁移行为和界面反应的影响。结果表明,当电流密度为5.0×10~3A/cm~2时,无论电子方向如何,钎料中的Zn原子均定向扩散至Cu侧界面参与界面反应,导致Cu侧界面处金属间化合物(intermetallic compounds,IMC)的厚度大于Ni侧界面处IMC的厚度;而当电流密度升高至1.0×10~4和2.0×10~4 A/cm~2时,钎料中的Zn原子均定向扩散至阴极界面,界面IMC的生长表现为"反极性效应",电流密度越高界面IMC的"反极性效应"越显著。液-固电迁移过程中Cu基体消耗明显,特别是在高电流密度条件下,电子从Ni侧流向Cu侧时,Cu基体的溶解厚度与时间呈现线性关系,电流密度越高Cu基体的溶解速率越快。此外,基于焊点中原子电迁移通量J_(em)和化学势通量J_(chem)对Zn原子和Cu在不同电流密度下的迁移行为进行了研究。     

锡晶须生长机理研究的现状与问题

介绍锡晶须的发现过程以及机制研究和预防策略,总结锡晶须生长过程中已经被一些研究人员发现的特点,如晶须形貌的多样性、生长过程的阶段性以及生长位置的不确定性等。回顾从最初发现锡晶须到现在所提出的用于解释锡晶须生长机理的理论模型,其中主要是位错机制、压应力机制、再结晶机制、氧化膜破裂机制以及活性锡原子机制。在对于这些理论模型的问题进行评述后,对如何进一步探索晶须的生长机理提出一些看法。     

Cu/Sn-58Bi/Cu焊点在电迁移过程中晶须和小丘的生长

利用SEM和EDS研究了Cu/Sn--58Bi/Cu焊点在电流密度为5×10³ A/cm², 80℃条件下晶须和小丘的生长. 通电540 h后, 在焊点阴极界面区出现了钎料损耗, 同时形成了晶须, 而在阳极Cu基板的钎料薄膜上形成了大量弯曲状晶须和块状小丘. EDS检测表明, 这些 晶须和小丘为Sn和Bi的混合物. 通电630 h后, 阳极上的晶须和小丘数量明显增多, 原来形成晶须的尺寸和形状没有变化, 阴极界面处 形成Cu₆Sn₅金属间化合物. 上述现象表明: 电迁移引发了金属原子的扩散迁移, 从而在阳极Cu基板上形成了一层钎料薄膜. 钎料薄膜中金属间化合物的形成导致压应力的产生, 促使晶须和小丘生长, 而阴极钎料损耗区域内晶须的形成与Joule热聚集有关.     

Effect of direct current and pulse plating parameters on tin whisker growth from tin electrodeposits on copper and brass substrates

Abstract

Electroplated tin finishes are widely utilised in the electronics industry due to their advantageous properties such as excellent solderability, electrical conductivity and corrosion resistance. However, the spontaneous growth of tin whiskers during service can be highly deleterious, resulting in localised electrical shorting or other harmful effects. The formation of tin whiskers, widely accepted as resulting from the formation of compressive stresses within the electrodeposit, has been responsible for a wide range of equipment failures in consumer products, safety critical industrial and aerospace based applications. The numbers of failures associated with tin whiskers is likely to increase in the future following legislation banning the use of lead in electronics, the latter when alloyed with tin, being an acknowledged tin whisker mitigator. Using a bright tin electroplating bath, the effect of process parameters on the characteristic structure of the deposit has been evaluated for deposition onto both brass and copper substrates. The effect on whisker growth rate of process variables, such as current density and deposit thickness, has been evaluated. In addition, the effect of pulse plating on subsequent whisker growth rates has also been investigated, particularly by varying duty cycle and pulse frequency. Whisker growth has been investigated under both ambient conditions and also using elevated temperature and humidity to accelerate the growth of whiskers. Studies have shown that whisker formation is strongly influenced by pulse plating parameters. Furthermore, increasing both current density and thickness of the deposit reduce whisker growth rates. It is also observed that whisker formation is greatly accelerated on brass substrates compared with copper. The basis for this observation is explained.     

工艺条件对 BAg50 CuZn 钎料表面电镀锡溶液电阻的影响

采用硫酸盐系电解液在BAg50CuZn钎料表面电镀Sn,考察了电流密度、镀液温度、阴阳极间距、超声波功率及超声波频率对AgCuZn钎料电镀锡溶液电阻的影响,得出了较佳的工艺条件,并对该条件下制备的锡电镀层的微观表面形貌进行了观察。结果表明,施镀时间一定时,随着电流密度或超声波频率的增大,溶液电阻逐渐增大;阴阳极间距增大时,溶液电阻呈现先减小、后增大的趋势。在较佳工艺条件下施镀,可获得表面平整、致密的Sn电镀层。     

The effect of different post-electroplating surface modification treatments on tin whisker growth

There are very few studies that have investigated directly the effect of an oxide film on tin whisker growth, since the ‘cracked oxide theory’ was proposed by Tu in 1994. The current study has investigated the effect of both a molybdate conversion coating and a tungstate conversion coating on tin whisker growth from Sn–Cu electrodeposits on Cu, and compared it with that from an electrochemically formed oxide produced from a potassium bicarbonate-potassium carbonate electrolyte. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) has been used to investigate the effect of both immersion time and applied potential on the thickness and composition of the oxide film. The XPS studies show that the oxide film formed using either of the conversion coating baths is significantly thicker than that produced from the potassium bicarbonate-potassium carbonate bath. Initial observations suggest that both the tungstate-based conversion coatings and the molybdate-based conversion coatings significantly reduce whisker growth by over 80% for all conversion coating systems compared with a native air-formed oxide and provide improved mitigation compared with the electrochemically formed oxides previously investigated.