冷却速度对无铅焊料Sn-3.5Ag合金微观组织和显微硬度的影响

在～102K/s、～103K/s和～104K/s的冷速条件下研究了凝固速度对无铅焊料Sn-3.5Ag合金微观组织和显微硬度的影响.结果表明:由于非平衡凝固条件下动力学过冷的影响,导致了该共晶合金实际凝固过程开始于平衡共晶凝固点以下,合金凝固组织中包含初生β-Sn枝晶,且该初生β-Sn枝晶组织随合金凝固速度的提高而发生细化.另外,维氏硬度测试结果表明,无铅焊料Sn-3.5Ag合金在不同冷速条件下的凝固组织与显微硬度的关系符合经典Hall-Petch关系式,即初生β-Sn枝晶细化能显著提高焊料合金的显微硬度.     

冷却速度对Sn-Ag无铅焊料微观组织和机械性能的影响

研究了不同冷却速度下无铅焊料Sn-3．5％(质量分数)Ag合金的微观形貌(冷却速度从0．08K／s到10^4K／s)。结果表明焊料合金中二次枝晶间距随冷却速度增加而逐渐减小，且符合公式：d=atf^n，其中d为二次枝晶间距，tf是冷却时间，a和n是由材料和其成分所决定的常数，通过计算得到对于Sn-3．5％(质量分数)Ag合金其a为3．7，而n为0．43。维氏硬度测试结果表明：快速冷却条件能使焊料合金晶粒细化，其中作为强化相的金属间化合物Ag3Sn分布更加细密，从而能使整个合金机械性能得到提高。     

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-Ag-Cu系无铅焊料的显微组织与性能

用无铅焊料取代现有的含铅焊料已经成为历史发展的必然趋势.Sn-Ag-Cu系合金具有优异的可靠性和可焊性,受到了电子工业界的广泛关注.阐述了近年来该系焊料合金的微观组织和性能的一些研究成果,并对该系无铅焊料的特性进行了比较.结果表明,低银焊料的组织和性能比高银焊料好,而且成本低,为确定综合性能最佳的该系焊料合金提供依据.     

回流次数对In3Ag焊料微观组织和剪切性能的影响

用扫描电镜和能量色散仪分别对In3Ag焊料焊点基体及其与铜基板界面IMC（Intermetallic compound）层的组织结构进行观察和分析,用力学试验机测试焊点的剪切强度,研究了电子封装中回流次数对In3Ag焊料微观组织和剪切性能的影响。结果表明:随着回流次数的增加,基体中二次相AgIn2显著长大,由颗粒状变为长条状,界面IMC层（成分为（Ag,Cu）In₂）的厚度线性增加,其生长由界面反应速率和组元扩散速率混合控制,焊点剪切强度呈下降趋势,由1次回流的5.03 MPa降到5次回流的2.58 MPa;回流1、2、3次后焊点剪切断裂方式均为焊料内部韧性断裂,回流5次后断裂机制转变为韧脆混合断裂。     

纳米Ag颗粒/In-3Ag复合焊料的微观组织演变

通过外向法制备纳米Ag颗粒/In-3Ag复合焊料, 研究在多次回流过程中, 添加不同含量的纳米Ag颗粒对In-3Ag焊料焊点基体组织和界面IMC层(intermetallic compound)的影响规律, 采用SEM、HRTEM、能量色散仪(EDS)和电子探针(EPMA)分别对焊点基体及IMC层的微观结构及成分进行观察和分析。研究结果表明: 纳米Ag颗粒能诱发晶粒成核, 多次回流后, 复合焊料基体中颗粒状二次相AgIn₂没有明显长大现象; 通过塞积扩散通道和表面吸附效应, 纳米Ag颗粒能显著抑制焊料界面IMC层在多次回流过程的生长; 纳米Ag颗粒的合适添加量为0.5%(质量分数,下同), 当添加1%时, 颗粒团聚, 导致界面处出现球形AgIn₂, 降低焊料的力学性能。     

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.     

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。     

退火处理对V-5Cr-5Ti合金微观组织和硬度的影响

研究了拉伸变形后V-5Cr-5Ti合金硬度和微观组织随退火温度的变化,并对微量杂质元素的影响进行了深入分析.在真空炉中进行退火,利用万能实验机和维氏硬度计进行拉伸变形和硬度测试,采用X射线衍射(XRD)分析相结构,扫描电镜(SEM)和光学显微镜(()M)观察微观组织.研究结果表明,拉伸变形后V-5Cr-5Ti合金的硬度...     

冷却速度对低合金高强油罐用钢组织和硬度的影响

以含0.012Ti大型石油储罐用钢为研究对象,分析了不同冷却速度对石油储罐用钢显微组织和硬度的影响,结果表明在不同的冷却条件下,室温下得到的组织比较复杂,包含了多边形铁素体PF、珠光体P、退化珠光体PD、魏氏铁素体WF、块状铁素体BF、针状铁素体AF,粒状贝氏体GB、板条贝氏体LB、马氏体M及残余奥氏体等,相应的随着冷速的提高,硬度值明显增大。     

自适应无铅焊料的开发与研究

可靠性是电子工业发展所面临的最大难题.随着对无铅焊料的深入研究,消除金属间化合物对焊点机械性能的不利影响,及解决由于印刷电路板与电子材料间的热膨胀系数不同所产生的、在热循环过程中出现的热疲劳现象,都是提高可靠性的途径.提出了开发自适应无铅焊料解决上述问题,阐述了制备自适应无铅焊料的可行性,并展望了此种焊料的良好应用前景.     

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。     

微电子封装中无铅焊点力学性能的实验研究

针对实际工况下的微电子封装器件中使用的3种无铅焊点99.3Sn0.7Cu、96.5Sn3.0Ag0.5Cu和96.5Sn3.5Ag的弹塑性力学性能和蠕变行为进行了研究。采用纳米压痕测试技术,对经过时效处理的3种钎焊态无铅焊点99.3Sn0.7Cu、96.5Sn3.0Ag0.5Cu和96.5Sn3.5Ag进行压痕实验,根据接触刚度的连续测量技术(CSM),得到焊点的硬度-位移、弹性模量-位移和载荷-位移曲线。基于实验结果,比较3种焊点的弹塑性性能,并利用压痕功法来给定蠕变应力指数,无铅焊点99.3Sn0.7Cu、96.5Sn3.0Ag0.5Cu和96.5Sn3.5Ag的蠕变应力敏感指数n分别为9.225、14.992和19.231,表明同等条件下产生蠕变量最大的焊点为99.3Sn0.7Cu,其次为96.5Sn3.5Ag,蠕变最小的为96.5Sn3.0Ag0.5Cu。     

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。     

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。     

回流次数对无铅焊点组织演变及可靠性的影响

目的研究不同回流次数对焊点形貌以及组织演变的影响,并通过力学性能来表征不同回流次数下焊点的可靠性。方法利用置球法将Sn3Ag0.5Cu小球置于Cu基板表面,随后在回流焊机中形成焊点,并进行不同次数回流焊接得到所需焊点,横截镶样打磨腐蚀后,利用光学显微镜、扫描电子显微镜进行显微组织观察,并用推拉试验机进行剪切测试。结果在焊点反应过程中,由于熔融焊料中析出的过饱和Cu和Sn会在焊料部分形成中空的Cu6Sn5管状物和片状的Sn基体,但随着反应的持续,这些物质逐渐消失。在IMC层的形成过程中,伴随着大量Cu6Sn5颗粒的产生,随着反应的持续,颗粒数量逐渐减少,IMC层厚度逐渐增加,但增加速度减缓。结论在IMC层的生长过程中,大块IMC会吞噬Cu6Sn5小颗粒来增加自身体积,从而抑制小颗粒的产生,最终减缓自身的生长。此外随着回流次数的增加,焊点由韧性断裂逐渐转变为韧脆性混合断裂,对焊点可靠性的降低具有一定影响。     

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。