Sn-Ag系电子无铅软钎料的超电势研究

随着微电子表面组装技术（SMT）的迅速发展和公众环境意识的增强，无铅软钎料成为近年来研究的焦点。主要研究了Sn-Ag系合金钎料的超电势电化学性能，并且与传统的Sn-Pb近共晶合金进行了对比。试验证明在酸、碱两种不同的溶液环境中，无铅软钎料在Sn-Pb合金的超电势有明显的差异。并指出含铋的钎料的超电势随着铋的含量的增加而降低，从而提出了在无铅软钎料研究中应当考虑因超电势变化而引起的问题。     

镧对Sn3.5Ag0.5Cu钎料组织性能影响

运用莱卡显微镜、扫描电镜和能谱分析等手段,研究了稀土元素La的添加量对Sn3.5Ag0.5Cu钎料及其与Cu基体焊接后微观组织及性能的影响。结果表明:添加不同含量的稀土La均能使钎料及其与Cu基体焊接后组织与性能得到改善,其中以w(La)达到0.05%时为最优,显微硬度及剪切强度分别提高14%和10.7%。键参数函数计算结果表明La具有"亲Sn"倾向,可细化钎料组织,降低IMC(界面金属间化合物)的长大驱动力。     

La对Sn3.5Ag0.5Cu钎料界面组织和性能的影响

通过SEM和EDAX等,研究了La添加量对Sn3.5Ag0.5Cu钎料与Cu基体焊合界面IMC微观组织及性能的影响。结果表明:添加不同量的La均对Sn3.5Ag0.5Cu与Cu基体焊合后的组织有细化作用并增强其力学性能。其中以w(La)达到0.05%时最优,剪切强度可提高10.7%。材料热力学理论计算结果表明,La具有"亲Sn"倾向,添加少量La到Sn3.5Ag0.5Cu钎料中,可减小Cu6Sn5/Cu界面Sn的活度,降低IMC的长大驱动力。     

微量混合稀土对SnAgCu钎料合金性能的影响

通过向Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料合金中添加微量的Ce基混合稀土，研究了不同稀土含量对SnAgCu合金物理性能、润湿性能及力学性能的影响，同时对显微组织进行了分析。试验结果表明，微量的混合稀土可以显著提高SnAgCu钎料接头在室温下的蠕变断裂寿命，尤其是当稀土的质量分数为0．1％时，其蠕变断裂寿命可以达到Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料的7倍以上。通过对SnAgCuRE钎料合金物理、工艺及力学性能的测试，显微组织分析表明，随着稀土含量的增加，钎料的组织逐渐细化，但同时，稀土化合物的数量增多，对钎料的力学性能产生不利影响。综合考虑，最佳的稀土质量分数为0．05％－0．5％，不宜超过1．0％。     

Ag对Sn-9Zn合金钎料组织及性能的影响

用莱卡显微镜、XRD研究添加元素Ag对Sn-9Zn钎料组织及性能的影响。结果表明:Ag与Zn形成AgZn3化合物,能抑制粗大针状富Zn相的形成,可使Sn-9Zn钎料合金的润湿性提高20%,并明显改善Sn-9Zn的耐蚀性。     

镍磷锗对SnAgCuCe系钎料性能及组织的影响

为改善Sn3.0Ag0.5CuCe(SAC305Ce)无铅钎料的性能,向其添加了微量Ni、P及Ge并进行了研究。结果表明,同时添加质量分数为0.10%Ni、0.01%P和0.05%Ge,150℃时效168h后,钎料综合性能最佳。钎料合金组织中共晶组织的分布较为密集,IMC厚度有轻微增加,润湿力约0.48mN,剪切强度约62MPa。     

真空开关管用合金钎料与CuCr触头材料的焊接性能研究

用不同牌号的合金钎料和不同的真空钎焊工艺,将不同组分的触头材料和无氧铜零件钎焊成组件.在宏观和微观的条件下,了解钎料的润湿性,测量组件的抗拉强度,分析合金钎料的钎焊特性.     

Ag含量对Sn-Zn-Ag无铅钎料腐蚀性能的影响

在Sn-Zn共晶钎料中加入不同含量的Ag元素制成Sn-9Zn-xAg无铅钎料,利用失重法、扫描电镜的腐蚀形貌观察以及EDS成分分析,分析了Sn-9Zn-xAg无铅钎料在3%NaCl溶液浸泡腐蚀情况下的腐蚀行为,并与Sn-Pb以及Sn-Zn钎料进行比较.结果表明:随着Ag含量的增加,钎料合金的抗腐蚀性能有所提高.     

电子封装与组装焊点钎料合金力学行为研究进展

随着面封装技术的持续发展,古老的软钎焊技术被赋予新使命,Sn基钎料焊点被广泛用于实现芯片与基板之间以及基板与印制电路板之间的电气互连。目前电子封装与组装焊点的失效成为了影响电子产品可靠性的关键问题。这就需要系统地表征焊点服役条件下Sn基钎料合金的力学行为,并刻画其本构关系。本文从本构模型、寿命预测模型及断裂机制三个角度回顾总结了焊点Sn基钎料合金的力学行为方面的研究结果。     

P对Sn-Cu无铅钎料性能的影响

添加了P到Sn-Cu系无铅钎料中,测定了钎料的熔化温度、抗氧化性能和接头蠕变疲劳寿命。结果表明:在Sn0.7Cu中添加微量的P,提高了无铅钎料的抗氧化性能,对熔化温度基本无影响。Sn0.7Cu0.005P无铅钎料合金熔化温度的峰值为226.7℃,在恒定应力为2MPa的蠕变疲劳试验中,钎料接头蠕变疲劳寿命为337.357min。     

Modeling Material Properties of Lead-Free Solder Alloys

A full set of physical and thermophysical properties for lead-free solder (LFS) alloys have been calculated, including liquidus/solidus temperatures, fraction solid, density, coefficient of thermal expansion, thermal conductivity, Young’s modulus, viscosity, and liquid surface tension, all as a function of composition and temperature (extending into the liquid state). The results have been extensively validated against data available in the literature. A detailed comparison of the properties of two LFS alloys Sn-20In-2.8Ag and Sn-5.5Zn-4.5In-3.5Bi with Sn-37Pb has been made to show the utility and need for calculations that cover a wide range of properties, including the need to consider the effect of nonequilibrium cooling. The modeling of many of these properties follows well-established procedures previously used in JMatPro software for a range of structural alloys. This paper describes an additional procedure for the calculation of the liquid surface tension for multicomponent systems, based on the Butler equation. Future software developments are reviewed, including the addition of mechanical properties, but the present calculations can already make a useful contribution to the selection of appropriate new LFS alloys.     

低银系无铅焊料

概述了低银系无铅焊料的开发和特性。     

低银焊料超声雾化制粉及焊膏性能研究

在Sn-0.7Cu-0.1Ag低银焊料基础上进行微合金化,研究了Ag和Ni对钎料润湿性以及元素X对钎料润湿抗氧化性的影响,比较了超声波雾化法与气体雾化法制备焊锡粉的区别.结果表明:随着Ag含量增加,钎料合金的润湿力提高并且润湿时间减少.添加Ni元素,钎料润湿力并没有明显变化,润湿时间略有减小.高活性焊剂可以显著提高钎料润湿力,同时缩短润湿时间.在低银钎料中添加微量元素X,质量分数超过0.003%时,可以显著改善钎料抗氧化性能.采用超声波雾化法较气体雾化法制得的低银焊锡粉,异形粉比例明显下降.     

锡铅稀土钎料合金高温蠕变性能试验研究

文中对比分析了Ｓｎ６０Ｐｂ４０和Ｓｎ－Ｐｂ－０．０５Ｒｅ两种钎料合金在多轴应力状态下的蠕变断裂规律,初步探讨了主控两种钎料复合金为断裂的力学因素,并从金属学角度初步探讨了两种钎料合金的蠕变断裂方式,着重分析了混合稀土对锡铅秆料合金蠕变性能的影响。     

陶瓷封装倒装焊器件Sn-Pb微焊点的电迁移行为

高密度陶瓷封装倒装焊器件的焊点尺寸已降低至100μm以下,焊点电流密度达到10~4 A/cm~2以上,由此引发的电迁移失效成为不可忽视的问题。以陶瓷封装菊花链倒装焊器件为研究对象,开展了Sn10Pb90、Sn63Pb37焊点热电环境可靠性评估试验,通过电连接检测及扫描电子显微镜(SEM)等方法对焊点互连情况进行分析。结果表明,Sn63Pb37焊点阴极侧金属间化合物(IMC)增长明显,表现出明显的极化现象,IMC厚度的平方与通电时间呈线性关系。通电时间达到576 h后Sn63Pb37焊点阴极侧产生微裂纹,而Sn10Pb90焊点在通电576 h后仍未出现异常,表现出优异的电迁移可靠性。研究结果对于直径100μm微焊点的陶瓷封装倒装焊器件的应用具有重要的意义。     

热处理对96.5Sn3.5Ag焊点中Cu-Sn合金层的影响

在焊点与铜基之间形成的Ｃｕ－Ｓｎ合金成分对表面安装器件的疲劳寿命起着关键性的作用。本文着重研究了９３．５Ｓｎ３．５Ａｇ（简写为Ｓｎ－Ａｇ）焊料与Ｃｕ基界面间形成的合金层,通过电子扫描显微镜（ＳＥＭ）,Ｘ衍射（ＸＤＡ）及能谱Ｘ射线（ＥＤＸ）等分析发现,在Ｓｎ－Ａｇ与Ｃｕ基界面上存在Ｃｕ６Ｓｎ５及Ｃｕ３Ｓｎ两种合金成分,且随着热处理时间增加,Ｃｕ６Ｓｎ５合金层增厚,并在该处容易出现裂纹而导致焊点强度减弱,从而使焊点产生疲劳失效。     

铜铟铋硫对Sn-Ag基无铅焊料性能的影响

研究了Cu、In、Bi、S元素对Sn-Ag基无铅焊料熔点和铺展性的影响。结果表明:Sn-Ag-Cu三元合金成分为95.5%Sn3.5%Ag1%Cu时具有较低熔点(215℃)和好的铺展性;加入适量的In可降低Sn-Ag合金的熔点和改善铺展性能;随w(Bi)的增加Sn-Ag-Bi三元合金的熔点降低、铺展性变好;Sn-Ag合金的熔点随w(S)的增加而升高,加入少量S能改善Sn-Ag合金的铺展性。     

Effect of microalloying on the creep strength and microstructure of an eutectic Sn-Pb solder alloy

The present research aims to improve the creep strength of Sn-Pb eutectic solder by the addition of small amount of effective elements, such as Sb, Ag, Cu, and Ga, which are selected by preliminary experiments and analysis. Creep tests were conducted at the stress and temperature range of 5 N/m to 15 N/m m² and 313 K to 378 K, respectively. The microalloying treatment increased significantly the creep-rupture time by one order at the same condition of creep stress and temperature, comparing with that of the regular Sn-Pb eutectic solder alloy. Microstructural observation indicated that the excellent creep properties are obtained by the particles dispersion hardening due to the combined addition of the microalloying elements.     

Significantly Improved Mechanical Properties of Bi- Sn Solder Alloys by Ag- Doping

The addition of small amounts of Ag (less than ~;0.5 wt. %) is found to significantly improve the ductility of the binary Bi-Sn eutectic solder. The ductility improvement, more than a threefold increase in tensile elongation, is observed even at a relatively high strain rate (0.01 s^-1). As the Bi-Sn binary eutectic alloy tends to fail catastrophically by brittle fracture at high strain rates, the reduced strain-rate sensitivity in the Ag-containing alloy is beneficial for improving solder reliability on sudden impacting as might be encountered during device assembly, shipping, or thermal shock/cycling. The observed increase in alloy ductility by Ag additions is attributed to a substantial refinement of the solidification microstructure.