Ag-0.8Au-0.3Pd-0.03Ru键合合金线冷变形及热处理

研究Ag-0.8Au-0.3Pd-0.03Ru键合合金线冷变形过程中微观组织形貌的变化规律,分析退火温度的不同对Ag-0.8Au-0.3Pd-0.03Ru键合合金线伸长率、拉断力和电阻的影响。研究结果表明,Ag-0.8Au-0.3Pd-0.03Ru键合合金线经过冷变形后,晶粒被拉长拉细成纤维组织,且滑移和孪生是主要的冷变形形式;随着退火温度的升高,0.25 mm的Ag-0.8Au-0.3Pd-0.03Ru键合合金线伸长率增加,拉断力下降,电阻值降低;退火温度在500℃时,Ag-0.8Au-0.3Pd-0.03Ru键合合金线具有优良的综合性能,其伸长率为29%,拉断力为9.32 N,电阻为0.371Ω,且在500℃时合金线出现退火孪晶结构。     

烧球参数对Ag-4Pd键合合金线无空气焊球性能影响的研究

利用扫描电镜研究了不同烧球电流和烧球时间等参数对φ0.020 mm的Ag-4Pd键合合金线无空气焊球形状的影响规律。研究结果表明:烧球时间一定的条件下,随着烧球电流的增加,合金线无空气焊球由尖底状逐步变为椭圆球、圆球、高尔夫球状。烧球电流一定的条件下,随着烧球时间的增加,合金线无空气焊球由小圆球逐步变为圆球、高尔夫球,烧球时间0.80 ms时,烧球电流为0.020 A时,Ag-4Pd键合合金线焊球具有较好球形。经数据拟合,φ0.020 mm Ag-4Pd键合合金线在放电电流为0.020 A时,无空气焊球尺寸与放电时间之间满足多项式函数关系。     

键合参数对AgAuPdRu键合线键合性能影响研究

利用扫描电镜研究φ0.025 mm的Ag-0.8Au-0.3Pd-0.03Ru银基键合线不同键合参数对无空气焊球(free air ball,FAB)形状及球焊点、楔焊点形貌的影响,结果表明,烧球电流或者烧球时间其中之一不变时,FAB直径随着烧球时间(烧球电流一定)和烧球电流(烧球时间一定)的增加而增大,烧球电流为30 mA、烧球时间为700 μs时,键合线FAB呈标准圆球形;键合压力一定时,键合线球焊点焊盘直径随着超声功率的增大而显著增加,键合功率为80 mW、键合压力0.30 N时,球焊点具有较好的微观形貌;键合压力为0.25 N,超声功率为80 mW时,楔焊点具有规则的鱼尾形貌,并具有较好的连接强度。     

新型Hg_3In_2Te_6芯片引线的键合机制

Hg3In2Te6(MIT)晶体是一种新型的短波红外光电探测材料,采用热压超声球焊的方法实现MIT红外探测器与外电路的引线连接,探讨MIT复合电极厚度及结构对键合率的影响规律,研究超声功率和键合压力对第一焊点的外观形貌和键合强度的影响机理。结果表明:在化学抛光后的MIT晶片表面蒸镀0.2μm In、1.0μm Au制备In/Au复合电极时,键合率显著提高,达到100%;MIT与In/Au复合电极间存在一定的互扩散,促进了键合过程的形成;超声功率与键合压力对焊点形貌和键合强度影响最大,当超声功率为0.45~0.55 W、键合压力为0.5~0.6 N时,焊球与引线的直径比约为3.5,焊点变形适中,有效键合面积较大,90%以上的断裂发生在引线位置,表明此种工艺参数下形成的键合强度高、可靠性好。     

热处理温度对Ag-4Pd合金线性能及组织的影响

利用扫描电镜、强度测试仪及电阻电桥对Ag-4Pd合金线在热处理过程中的性能与显微组织变化进行研究,分析不同热处理温度对Ag-4Pd合金线电学性能、力学性能和组织结构的影响。结果表明:随着热处理温度的增加,?0.06 mm的Ag-4Pd合金线拉断力降低,伸长率增加,电阻值降低后趋于平稳;热处理温度为500℃时,合金线具有较好的综合性能,此时米电阻为6.71Ω,拉断力为51.17 g,伸长率为26.73%;其显微组织形态在400℃以下热处理时呈复合纤维状,再结晶温度为450℃;继续增加热处理温度至550℃,出现了晶粒以相互吞并方式长大的孪晶组织。     

不同模具参数对极细Ag-Pd键合合金线拉制质量的影响

利用光学显微镜、模具孔径测量仪、扫描电镜分析了不同模具参数拉制的Ag-Pd键合合金线断口形貌及表面质量,研究了模具不同润滑区角度、不同定径区长度和形状以及出口区角度对线表面质量及拉断形貌的影响。结果表明:模具润滑区角度、定径区长度和形状、模具出口角度等对Ag-Pd键合合金线拉制质量有较大影响。确定的工艺参数为:模具润滑区角14°、定径区长度0.015 mm、模具出口角80°。     

银基钎料活性钎焊C/SiC-Ti55与Al2O3-Ti55接头界面组织

以Ag-28Cu和Ag-9Pd-9Ga两种银基钎料钎焊C/SiC复合材料和Al2O3陶瓷与Ti55钛合金接头,考察了钎料和钎焊工艺对接头焊缝组织形貌变化影响. 结果表明,采用Ag-28Cu钎料在850～920 ℃温度区间钎焊C/SiC-Ti55和Al2O3-Ti55接头均在陶瓷基体近钎焊界面区域开裂,原因为Ti55合金中Ti元素大量溶解扩散并与铜反应生成的大量脆性Cu-Ti化合物恶化焊缝塑性. Ag-9Pd-9Ga钎料则可以获得完整接头,钎焊过程中Pd,Ga元素在Ti55侧钎焊界面富集并与Ti元素反应生成PdTi, Ti2Ga, Ti4Pd化合物的反应层,有效抑制了元素往焊缝中的溶解扩散.     

时效对BGA无铅焊点抗剪强度和断裂模式的影响

测试了BGA(球栅阵列)板级封装Sn-3.0Ag-0.5Cu焊点经时效后的抗剪强度,并采用三维超景深显微镜对全部试样焊点的断裂模式进行统计分析。对比研究不同时效温度、时效时间和焊盘处理方式(OSP,Ni/Pd/Au)对焊点抗剪强度及断裂模式的影响。试验结果表明:时效温度越高,时间越长,焊点的抗剪强度越低,在相同时效条件下,焊盘经Ni/Pd/Au处理的焊点抗剪强度高于经OSP处理的焊点抗剪强度;断裂模式随时效温度的升高和时间的延长,由焊球断裂向界面开裂及焊盘失效转变。     

金丝的力学特征对球键合的微观组织和性能的影响

用电子背散射衍射仪对具有不同力学特征金丝的微区组织进行表征,采用扫描电镜和光学显微镜观察线弧轮廓、热影响区和焊点形貌,并通过推拉力测试仪测量线弧拉力和焊球剪切力,分析金丝力学特征对球键合质量的影响。结果表明：半硬态1和半硬态2的金丝芯部保持纤维状组织,边缘晶粒为细小的等轴晶,沿径向微区组织形貌有明显差异。打火烧球后形成的热影响区长度短,球颈部的组织有明显的梯度性,键合后弧高较小。软态金丝的组织为粗大的等轴晶,沿径向分布均匀,键合拉力低,易发生滑球现象。半硬态2金丝与焊盘的结合力强,引线键合拉力高,综合键合质量优,是最适合球键合工艺的金丝。     

Mn、Fe和Zr对Al8Si0.8Mg0.5Cu合金组织和性能的影响

通过电导率和拉伸性能测试,并结合金相显微镜和扫描电镜组织观察等分析测试手段,研究了合金元素Fe、Mn和Zr对高导热Al8Si0.8Mg0.5Cu合金的拉伸性能、热导率和微观组织的影响。结果表明,铸态合金中,当锰含量(质量分数,下同)由0.1%增加至0.3%时,粗大针状含Fe相减少而块状含Fe相增多,拉伸强度增加42.5 N/mm2,而热导率降低8 W/(m·K);当铁含量由0.1%增加至0.5%时,铸态合金中针状含Fe相的数量和尺寸明显增大,拉伸强度提高7.8 N/mm2,而热导率降低3 W/(m·K);加入0.1%Zr后,针状含Fe相的数量略有增加,拉伸强度降低18.8 N/mm2,而热导率降低7 W/(m·K)。当铸态合金在200℃4 h人工时效后,随锰含量增加,拉伸强度增加28.5N/mm2,而热导率降低了3 W/(m·K);随铁含量增加,拉伸强度提高11.9 N/mm2而热导率降低3 W/(m·K);加入0.1%Zr后,拉伸强度降低11.5 N/mm2而热导率降低了4 W/(m·K)。     

Significance and interaction of bonding parameters with bonding ratio in press bonding of TC4 alloy

The variation of bonding ratio in the press bonding of TC4 alloy at temperatures from 850 to 900 °C, pressures from 10 to 30 MPa, and time from 5 to 15 min was investigated. The bonding ratio increases with the increase of temperature, time and pressure. The maximum bonding ratio, i.e. 98 %, can be obtained at 900 °C, 30 MPa and 15 min. The significance and interaction of bonding parameters with the bonding ratio were investigated. The results demonstrate that the effect of pressure on the bonding ratio is the most effective and the effect of temperature is secondary, while the effect of time is not very powerful. The interaction of bonding parameter on the bonding ratio exists but that is distinguishing in different bonding parameter ranges. It is concluded that increasing pressure can be considered as the primary method to increase the bonding ratio.     

LZ91合金在累积叠轧焊合过程中的界面焊合研究

采用金相显微镜和扫描电境观察了LZ91镁锂合金在累积叠轧焊(ARB)过程中的界面焊合现象。结果表明：道次压下量为50%的ARB工艺可以使LZ91板材获得良好的界面焊合,板材的抗拉强度和维氏硬度得到明显的改善。后续的ARB变形可以有效改善界面焊合质量,ARB轧制后退火可以使板材界面焊合强度增加。LZ91合金累积叠轧焊变形中的界面焊合机制是：合金表面硬化层先发生破裂,新鲜金属暴露,然后在轧制压力的作用下一起流动、相互接触,最终形成冶金结合。     

键合时间对粗铝丝超声引线键合强度的影响

试验研究了不同超声功率条件下,键合时间对粗铝丝引线键合强度的影响规律.试验中记录了每种键合试验的键合时间,采集了每一个键合点的剪切测试力作为键合点抗剪强度的表征,记录了每个键合点的状态.结果表明:(1)在小超声功率条件下,键合强度对键合时间敏感;在大超声功率条件下,敏感性下降;(2)短键合时间条件下主要键合失败形式为剥离和无粘接,表明键合界面的原子扩散不够;(3)大超声功率长键合时间条件下的键合失败形式多为根切,表明键合界面的原子扩散虽然足够,但长时间的超声振动也会使粗铝丝产生疲劳断裂,形成过键合.     

超声键合装置中劈刀稳态振动的试验建模

利用PSV-400-M2(1.5 MHz)高频型扫描式激光多普勒测振仪, 对超声键合装置中受正弦激励、超声加载作用下的键合工具(劈刀),在不同松紧度下的稳态振动进行了连续扫描测试.结果表明,当劈刀连接的松紧度发生改变时,其稳态振动表现出不确定性;同一松紧度下振动形态中出现单节点,但不同松紧度下节点出现的位置不同;劈刀末端的速度振幅并不是人们期望的那样是最大.此外,基于弹性梁振动的基本理论对劈刀的稳态振动进行了探讨,得到其振动的近似模型.     

热超声倒装键合工具和芯片振动的频率特征

采用激光多普勒振动测量系统,监测了热超声倒装键合过程工具末端和芯片的振动速度。由工具和芯片的振动速度有效值曲线,发现了“速度分离”现象,即键合启动数毫秒后,芯片的振动速度突然下降而工具的振动速度继续增大;“速度分离”表明金凸点／焊盘界面已初步形成键合强度。研究了工具和芯片振动速度信号的频率特征,发现芯片振动信号的3倍频成分的产生时刻就是“速度分离”发生的时刻,小键合力有利于“速度分离”发生,也就是有利于初始键合强度的形成,提出了以3倍频产生时刻为临界点的变键合力加载思路。     

磷酸盐连接NiFe2O4基金属陶瓷的界面形貌和连接机理

针对铝电解用金属陶瓷惰性阳极材料与金属导杆的电连接困难问题,以Al(H2PO4)3为胶粘剂,CuO为固化剂,NiFe2O4陶瓷粉和Cu-Ag合金粉为填充料,连接NiFe2O4基金属陶瓷.通过分析Al(H2PO4)3与CuO的反应过程,观察磷酸盐连接NiFe2O4基金属陶瓷的界面形貌,探索其高温连接机理.结果表明:Al(H2PO4)3与CuO反应后生成的Cu-P-O化合物是主要连接物相;Cu-P-O化合物随温度的变化逐步发生一系列物相变化,并在960~1 000℃下逐步分解为CuO和P2O5;在不同热处理温度下,磷酸盐与NiFe2O4基金属陶瓷连接界面始终保持紧密结合状态:低温下连接层与金属陶瓷润湿性良好并依靠吸附作用相互连接,高温下连接层与金属陶瓷依靠互扩散作用相互连接.     

Effect of bonding conditions on the bonding strength in an aluminum bonding using ultrasonic vibrations and high-frequency induction heating in an atmosphere

ABSTRACT

The needs of aluminium joints have grown in recent years. However, as aluminium forms strong oxide layers on the surface in an atmosphere, joining of these materials is difficult. This is why we conceived a new atmosphere solid-phase bonding method that uses high-frequency induction heating and ultrasonic vibration. The effects of ultrasonic vibration and bonding conditions on this new bonding method were investigated. As a result, we were able to confirm the efficacy of ultrasonic waves on bonding. The bonding mechanism of new bonding method was also clear.     

Comparative studies of solvent bonding and adhesive bonding for fabrication of transparent polymers

This investigation highlights rationale of solvent bonding and adhesive bonding for fabrication of a transparent polymer such as polycarbonate with a high-throughput process. Studies under ultra violet spectra and visible spectra reveal that in comparison with adhesive bonding of a polymer, solvent diffusion bonding is more transparent. Polycarbonate is hydrophilic in nature resulting in a low contact angle of water as well as the presence of polar functional groups on the polymer surface. It is observed that a lap shear tensile strength of a solvent bonding polymer is significantly higher than that of an acrylic adhesive bonded polycarbonate, and fabrication of polycarbonate by solvent bonding merely takes few seconds. Solvent bonding of a polymer results in a cohesive failure from polymer as analyzed under the scanning electron microscopy, this is why solvent bonding shows a significantly higher bond strength.     

Weld bonding of stainless steel

This paper presents a theoretical and experimental investigation of the weld bonding of stainless steels with the purpose of setting up the major technological parameters that are needed for its industrial implementation. Several commercial adhesives, with varying working times under different surface conditions are investigated for assembling standard test specimens.The numerical simulation of the process based on the commercial finite element program SORPAS is successfully utilized to help establish the most favourable welding parameters that allow spot-welding through the adhesives.The relative performance and quality of the resulting weld bonded joints is evaluated against alternative solutions based on adhesives or conventional spot-welding by means of macroetching observations, tension-shear tests and peel tests.