纳米TiO_2对SnAgCu无铅钎料组织和性能的影响

为提高钎料的抗热疲劳性,制备了添加纳米TiO_2的复合SnAgCu无铅钎料,对其组织、熔点、显微硬度和钎料接头力学性能进行了研究.结果表明,纳米TiO_2颗粒的添加明显细化了钎焊组织,改善了钎焊接头的力学性能和热稳定性能.其中添加0.5%纳米TiO_2颗粒的复合钎料具有最优的综合性能,与SnAgCu无铅钎料相比,熔点降低1.7℃,接头界面的金属间化合物(IMC)层厚度约为4.9 m,相比于SAC钎料(9 m)显著减小,抗拉强度和抗剪强度分别为69.3 MPa和72.6 MPa,分别提高了26.7%和21.2%.     

稀土Er对Al-Si-Cu钎料显微组织与性能的影响

为了研究微量稀土元素Er对Al-7Si-20Cu钎料合金性能的影响,进行了不同wEr对Al-7Si-20Cu合金熔化温度、润湿性能及力学性能的试验研究.结果表明,添加微量Er对Al-Si-Cu钎料合金的熔化温度无显著影响,但显著提高Al-Si-Cu钎料合金对被焊基体铝合金(LF21)的润湿能力,尤其是当wEr为0.05%~0.1%时最为显著.显微组织分析表明,随着wEr的增加,钎料显微组织细化,特别是针状共晶Si的长度逐渐减小.     

微量铅对Sn-9Zn合金钎料性能的影响

运用差热分析仪、显微硬度计等仪器设备,研究微量铅对Sn-9Zn钎料合金性能的影响。结果表明,微量铅对Sn-9Zn钎料合金性能有较大的影响,其中添加微量铅后,Sn-9Zn钎料合金熔化温度略呈下降趋势,使钎料合金的润湿性得到改善,可以提高Sn-9Zn钎料合金显微硬度,在Pb含量达到1.0%时,显微硬度值可达到31.7。     

SnAgCu-nano Al钎料Anand本构关系及焊点可靠性

研究了含纳米0.1 wt.%Al颗粒SnAgCu无铅钎料Anand本构关系,将本构关系应用于有限元模拟,分析FCBGA器件SnAgCu-nano Al焊点的应力-应变响应。结果表明,在不同的温度和应变速率的条件下,可以采用非线性数据拟合方法得到SnAgCu-nano Al钎料的Anand本构方程的9个参数值。结合Anand本构模型,采用有限元法计算焊点应力-应变,发现FCBGA器件SnAgCu-nano Al焊点应力-应变分布和焊点阵列有明显的关系,最大的应力-应变集中于拐角焊点;SnAgCu-nano Al焊点的应力-应变值明显低于SnAgCu焊点,证明纳米Al可以提高SnAgCu焊点的可靠性。     

第二相粒子改善Sn-Bi无铅焊料性能的研究现状

Sn-Bi焊料是目前较有潜力的低温焊料,其优异的各项性能使其广泛应用于低温焊接领域,但Sn-Bi系焊料具有易偏析、脆性大,且在服役过程中易出现相粗化以及Bi相富集,限制了其发展与应用.为克服这些弊端,国内外采用了添加第二相颗粒的方法来改善性能.通过阐述合金元素、氧化物颗粒以及碳纳米结构材料对Sn-Bi钎料熔化特性、润湿性、显微组织、界面组织及力学性能方面的影响,探讨了钎料改性工作的研究成果,简述了研究过程中存在的问题,展望了Sn-Bi系无铅焊料未来发展方向,为新型无铅焊料研发提供理论基础.     

Sn-Zn-Bi无铅钎料成分设计

利用二次回归正交组合设计建立了Sn Zn Bi无铅钎料成分与润湿性能、力学性能及抗腐蚀性能的回归方程,分析了成分质量分数对钎料润湿性能、接头剪切强度及钎缝抗腐蚀能力的影响规律。结果表明:增加Zn的质量分数有助于提高接头剪切强度,但同时也使钎料润湿性和钎缝抗腐蚀性能下降;添加适量质量分数的Bi能明显改善钎料的润湿性、接头剪切强度和钎缝抗腐蚀性;Zn、Bi交互作用对钎料和接头性能有一定的影响。在综合考虑成分变化对钎料熔点、熔化温度区间等影响后,优化设计出用于电子工业的w(Zn)=8%～9%、w(Bi)=3%～4%的Sn Zn Bi无铅钎料。     

元素Ag 对Sn －9Zn 钎料组织及性能影响

通过实验研究了元素Ag对Sn-9Zn共晶钎料微观组织、熔点、显微硬度及抗腐蚀性的影响。结果表明,添加Ag元素后,能使Sn-9Zn合金组织和性能得到明显改善,其中Ag和Zn形成AgZn₃化合物,可以抑制粗大针状Zn相组织的生长,并呈放射状,对合金基体起到很好的弥散强化作用;熔点提高2 ℃;润湿性提高20%;显微硬度提高10.02%;腐蚀电位明显提高,抗腐蚀性能得到改善,接近于传统Sn-37Pb钎料。     

Sn-Zn-Cu-Al无铅钎料的组织及性能分析

以Sn-9Zn-2Cu为研究对象,采用合金化的方法考察不同含量的Al元素对其微观组织及性能的影响。发现Al元素的加入可以较大地提高钎料的润湿性和抗氧化性。当w(Al)为0.035%时,钎料润湿性最好,同时钎料的硬度最大;当w(Al)为0.01%时,钎料抗氧化性最佳;Al元素的加入稍微提高了合金的熔点,主要集中在203℃左右;Al元素可以使合金组织细化,减小第二相尺寸,使其分散均匀化。     

真空钎焊中晕环现象的研究

通过试验研究发现,晕环是由于Cu,Ag,Sn,Mn和Au等几种元素导先钎料整体沿晶界或毛细磨痕润湿母材的结果,从而提高钎料的润湿性。液态钎料与母材的性能以及在钎焊温度下相互作用情况是影响晕环形成的主要因素。     

铅对Sn3.5Ag0.5Cu合金钎料性能的影响

利用显微硬度计、差热分析仪等仪器设备,研究了铅对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金性能的影响。实验结 果表明,铅对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金性能有较大的影响,添加铅后,Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金熔化温度下降了8%; 钎料合金的润湿性得到改善;当w (Pb)达到0.5%时,Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金显微硬度显微硬度值最大,达到21.5 HV之后快速下降。     

Effects of rapid solidification process and 0.1%Pr/Nd addition on characteristics of Sn-9Zn solder alloy and interfacial properties of Cu/solder/Cu joints

Rapidly solidified Sn-9Zn-0.1Pr(/Nd) alloy foils were prepared by melt-spinning method. Through comparison, the effects of rapid solidification process and 0.1%Pr/Nd(mass fraction) addition on the microstructure, thermodynamic characteristic of Sn-9Zn solder alloy were analyzed. The tensile-shear tests were used to evaluate the mechanical properties of solder/Cu joints. The results show that the rapid solidification process can greatly refine the microstructure of Sn-9Zn-0.1Pr(/Nd) alloys. After rapid solidification, the effects of Pr/Nd addition on microstructure are depressed. The pasty range of the rapidly solidified Sn-Zn-RE solders is also reduced significantly. The mechanical properties of solder/Cu joints are obviously improved using the rapidly solidified Sn-9Zn-0.1Pr(/Nd) solder alloy, which results in the formation of uniform interface. The promotion effect of Nd addition in Sn-9Zn alloy on the interfacial reaction of solder/Cu joint is more remarkable than that of Pr.     

5554铝合金异种焊料焊接的显微组织及力学性能

在5554铝合金钨极氩弧焊焊接工艺基础上,利用万能拉伸试验机、光学显微镜和显微硬度测试仪等仪器,比较了5554铝合金异种焊料焊接接头的微观组织结构和力学性能。结果表明,随着焊料含镁量的增加,焊接接头的力学性能都得到了不同程度的降低,而且随着镁含量的增加,焊接热裂纹越明显。三种焊料焊接的接头显微硬度均比母材低,通过试验验证,得出焊后保温是导致这一结果的主要原因。     

混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料的热疲劳

为了解决混合集成电路中环境温度变化引发的焊点可靠性问题,开发了具有高可靠性的新型钎料来满足微型化和高密度化的混合集成电路的焊接需要。对新研发的Pb-Sn-Sb-Ag四元合金钎料进行了DSC熔点测试,热电偶测试了回流焊的温度曲线,对焊点显微组织进行了相分析,并参照IPC-9701A测试方法进行了热循环实验,结果发现热循环前后钎料的显微组织和力学性能发生了明显的变化。研究表明：钎料合金液相点在245益;回流焊峰值温度为267益;显微组织中主要有Pb、Sb2 Sn3和Ag3 Sn三种相;热失配产生的剪切应力导致了微裂纹产生,温度交变使裂纹持续扩展,最终导致焊点出现了整体剥离的断裂失效模式;金属间化合物厚度和剪切强度呈现逐渐递减的近似线性关系;对比已应用的钎料,新研制的Pb-Sn-Sb-Ag钎料显微组织均匀,在-40~150益热循环条件下表现出高的可靠性。     

微量铅对Sn-9Zn钎料组织及性能的影响

微量铅在目前的无铅工艺生产制程中广泛存在,并可对无铅钎料组织性能产生重要影响。运用Ｘ射线衍射仪、扫描电镜及电化学测试系统等仪器设备,研究微量铅对Ｓｎ－９Ｚｎ钎料组织性能影响。结果表明：当Ｐｂ质量分数为０．３％时,Ｓｎ－９Ｚｎ钎料中富Ｚｎ相明显细化,Ｐｂ固溶于钎料中;当Ｐｂ质量分数为０．８％时,钎料组织得到细化,Ｐｂ还以单质形式存在晶界处;钎料润湿性随Ｐｂ含量增加而得到改善,钎料显微硬度随Ｐｂ含量增加而增加,钎料腐蚀电位随Ｐｂ含量增加略有增大,但腐蚀电流密度却随Ｐｂ含量增加而明显减小。     

微量稀土元素对SnAgCu系无铅焊料性能与组织的影响

以Sn-3．0Ag-0．5Cu焊料为母合金,探讨了微量稀土元素Ce、Er、Y和sc对SnAgCu合金物理性能、润湿性能以及力学性能的影响,同时对显微组织进行了分析。试验结果表明：稀土元素对焊料的性能有不同的影响,添加微量Ce稀土元素可以更好地细化组织,改善焊料性能。     

应变率效应对无铅焊锡接点跌落冲击力学行为的影响

采用应变率相关的Johnson-Cook材料模型和率无关的弹塑性模型分别计算了跌落/冲击载荷下焊锡接点的应力及应变,研究应变率对焊锡接点力学行为的影响,预测了焊锡接点的破坏情况,并与动态4点弯曲实验结果进行了比较.结果表明:焊锡材料的应变率效应对电路板的挠度几乎没有影响,但对焊锡接点的应力及应变有较大影响;不考虑应变率效应的弹塑性模型低估焊锡接点的应力值而高估等效塑性应变值;采用率相关的Johnson-Cook模型能更好地预测焊锡接点的力学行为,能较真实地预测焊锡接点的破坏情况.     

合金元素对Sn-Bi-Sb-Ag-Cu-Re系无铅钎料性能和组织的影响

研究了合金元素Bi、Sb、Ag、Cu、Re对锡基无铅多元钎料性能和组织的影响.研究结果表明，增加Bi、Ag、Cu含量可以降低液相线温度，Sb可以提高液相线温度；Bi、Cu有提高润湿性能的作用，Sb、Ag、Re在低含量范围内可提高润湿性能；Cu有提高剪切强度的作用，Bi明显使剪切强度降低.钎料的相组成是由在β Sn的基体上分布着金属间化合物Ag3Sn、SnBi和Cu6Sn5构成的，Sb和Re则基本上是固溶在基体中.     

塑封球栅阵列焊点在温度循环下可靠性数值模拟

根据实际封装器件建立了三维有限元分析模型,模拟了PBGA焊点在温度循环载荷下的蠕变应变,比较了95.5Sn-3.8Ag-0.7Cu和63Sn-37Pb两种焊料形成的焊点在温度循环下的蠕变情况,预测了焊点在温度循环下的疲劳寿命,评价了两种焊点在温度循环条件下的可靠性.结果表明,两种焊点相比较,63Sn-37Pb焊点在循环中的蠕变现象更为显著,95.5Sn-3.8Ag- 0.7Cu焊点的疲劳寿命更长,可靠性更高.