新型低成本无铅钎料的研究进展

随着近年来原材料价格的不断上涨,无铅钎料的成本压力越来越大.本文从Sn-Cu,Sn-Ag,Sn-Ag-Cu,Sn-Zn及Sn-Bi五大合金系,介绍了现阶段低成本无铅钎料所取得的研究进展,总结了各种钎料的物理性能、润湿性和力学性能,同时简述了元素添加对钎料性能产生的影响以及所存在的缺陷.     

颗粒增强Sn-Bi-Ag钎料的研究

以Sn-Bi系合金作为基础,添加Ag元素,研究开发了Sn-58Bi-Ag无铅钎料.对钎料的显微组织、力学性能和恒温时效条件下钎料的组织稳定性进行了研究.研究结果表明,在Sn-58Bi钎料中添加Ag后,可以有效地减弱钎料中Bi的偏析,细化了焊缝的组织,从而提高了钎料的拉剪强度.时效条件下,Sn-Bi-Ag钎料的组织粗化速率与Sn-Bi钎料的组织粗化速率相比明显减小,钎料具有更加优良的组织稳定性.     

无铅钎焊材料的研究

介绍了无铅钎料开发和应用上存在的一些问题和基本要求,通过分析国内外Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-In几大合金系无铅钎料的合金元素、微观组织、润湿性、熔点、腐蚀行为等方面,逐一阐述了近几年来无铅钎料的研究动态和发展趋势,以期为今后无铅钎料开发和应用提供一些有益指导.     

Sn-Bi系低温无铅钎料的研究现状与展望

锡铋钎料是近年来比较有发展潜力的低温无铅钎料,其广泛应用于低温钎焊相关产业中。锡铋钎料中Bi的脆性、 Sn-Bi钎料在服役过程中出现相的粗化以及Sn-Bi/Cu焊点Bi在界面偏聚等问题一直以来是国内外学者争相研究的热点。文中结合国内外对Sn-Bi钎料的最新研究成果,主要阐述了Ag, Cu, Zn, Sb, Ni等5个元素对Sn-Bi钎料的熔化特性、力学性能、润湿性以及钎焊点显微组织和性能等方面的影响,指明了不同成分的钎料在目前研究中存在的问题及今后研究的方向。     

Sn-Cu系无铅钎料的研究现状与发展

介绍了无铅钎料应用时应该满足的基本要求和Sn-Cu系无铅钎料的国内外研究和应用现状,概述了Sn-Cu系无铅钎料润湿性能、物理性能、力学性能等方面的一些特点,分析探讨了Sn-Cu系无铅钎料存在的不足,详细阐述了添加不同合金元素(如Bi、Ag、Ni、RE等元素)对Sn-Cu系无铅钎料性能的影响规律,并对Sn-Cu系无铅钎料的应用前景和发展方向进行了展望.     

Sn-Zn系无铅钎料的研究现状及发展趋势

介绍了Sn-Zn系无铅钎料的研究及应用现状,阐述了为改善Sn-Zn无铅系钎料存在的不足之处,添加各种合金元素或微量元素如Bi,Ag,In,Ga,Al,RE等元素后,对Sn-Zn系无铅钎料钎焊性能、力学性能的影响以及Sn-Zn系无铅钎料界面反应及界面金属间化合物(IMC)的研究现状.简要综述了国内外有关Sn-Zn系无铅钎料专用助焊剂的研究状况,对Sn-Zn系无铅钎料今后的研究、改进及应用方面的前景和发展方向进行了分析与预测.     

Sn-Zn系无铅钎料研究中的几个热点问题

介绍了Sn-Zn系无铅钎料的应用及研究现状,阐述了Sn-Zn系无铅钎料研究中的几个热点课题。对Sn-Zn系无铅钎料的熔化行为、组织及力学性能相关的研究进行了总结。针对Sn-Zn钎料润湿性、高温抗氧化性、耐腐蚀性这几个不足,对目前的研究情况进行了分析、探讨;另外,还介绍了Sn-Zn系钎料与基板的界面反应和焊点可靠性的相关研究现状。     

Sn-Cu-Ni系钎料的研究现状

综合分析了Sn-Cu-Ni系无铅钎料的国内外研究现状,概述了Sn-Cu-Ni系无铅钎料的润湿性、微观组织、界面反应、力学性能、焊点可靠性、物理性能等性能特点。从钎焊工艺、添加微量元素等方面阐述了Sn-Cu-Ni系钎料各项性能的影响因素,并对Sn-Cu-Ni系钎料的应用前景和研究方向进行了展望。建议针对Sn-Cu-Ni钎料物理性能(如热导率、热膨胀系数、表面张力等)和相关设备、工艺开展研究,以促进Sn-Cu-Ni无铅钎料的应用。     

Sn-30Bi-0.5Cu低温无铅钎料的微观组织及其力学性能

通过在Sn-Bi钎料中添加Cu元素制备新型Sn-30Bi-0.5Cu低温无铅钎料,对无铅钎料的力学性能及微观组织进行分析.结果表明:Cu元素的加入抑制Bi元素在钎料/铜界面处的偏析,避免形成粗大的富Bi带,并能够在钎料基体中原位生成Cu-Sn金属间化合物(Intermetallic compounds,IMC);当Cu含量约为0.5%(质量分数)时,钎料的抗拉强度和伸长率等力学性能指标最佳,并能够提高其抗振动可靠性.这主要是由于在钎料基体中原位形成的棒状或杆状IMC能有效地将脆性薄弱面钉扎和在β-Sn软相基体中形成钉轧强化,改善钎料的微观组织形态,从而提高钎焊强度和焊点的抗振动冲击可靠性,使其性能强于Sn-Bi共晶的性能而接近于Sn-Bi-Ag钎料的,Sn-30Bi-0.5Cu钎料在拉伸过程中断口存在韧性和脆性两种混合型断口.     

电子组装用无铅钎料的研究和发展

综述了近年来国际上无铅钎料的研发现状,重点介绍了无铅钎料的性能要求。指出研究无铅钎料,不只是简单地提供一种替代品,还需要考虑无铅钎料的力学性能、钎焊性能及焊点可靠性能够与传统的Sn-Pb钎料相近、钎焊设备与工艺尽量改动不大等因素,开展无铅钎料的研究具有十分重要的理论意义和实用价值。详细讨论了Sn-Ag系、Sn-Cu系和Sn-Ag-Cu系等三大系列的无铅钎料,指出无铅化电子组装面临着机遇与挑战,要想在激烈的国际竞争中赢得市场,我国必须重视无铅钎料产品的研究开发与产业化,这同时需要电子企业的全力支持与配合。     

SnAgCu／Cu微焊点界面IMC演变及脆断分析

随着电子产业无铅化进程的推进,Sn-Ag—Cu（SAC）系无铅钎料备受关注。然而目前市场主流SAC钎料Ag含量（质量分数,3％）较高,导致其成本高,焊点的脆性较大,所以开发低银无铅钎料十分必要。文中以新型低银SAC系钎料为研究载体,对低银无铅微焊点界面金属间化合物（IMC）演变行为及微观力学性能进行了研究．     

Bi、Ag对Sn-Zn无铅钎料性能与组织的影响

研究了Bi、Ag对Sn-9Zn无铅钎料系统润湿性、接头力学性能及微观组织的影响。结果表明:Sn-9Zn无铅钎料的润湿性较差,添加适量的Bi有助于提高钎料的润湿性和接头剪切强度,但同时也使接头的塑性降低;添加适量的Ag能明显改善钎料的润湿性和接头塑性,但Ag的质量分数超过1.5%时会降低钎料润湿性和接头剪切强度。Sn-9Zn-Bi系无铅钎料组织由富Sn相、富Zn相及Bi的析出物组成;Sn-9Zn-Ag系无铅钎料组织由富Sn相、富Zn相及AgZn3化合物组成。     

Sn-Ag-Cu系无铅钎料的研究进展

综合评论近几年国内外Sn-Ag-Cu系无铅钎料的研究现状,探讨Bi、In、Zn、AL、Mg、Ni、Ge、Sb等合金元素、稀土元素、纳米颗粒对Sn-Ag-Cu系无铅钎料的润湿性能、熔化特性、力学性能和显微组织的影响,简述无铅钎料在研究过程中存在的问题和解决方法,为今后更好的研究提供理论依据。     

稀土元素对SnAgCu钎料性能的影响

综合评述了无铅化背景下SnAgCu系钎料合金的性能特点和研究现状,着重讨论分析了微量稀土元素的添加对SnAgCu系钎料润湿性能、力学性能、蠕变性能和显微组织的影响及其作用机理,并对具有广阔发展前景的SnAgCuRE系无铅钎料的研究与发展趋势进行了展望.     

低银无铅钎料的拉伸力学性能

对比研究了SAC305、SAC0307、SAC0307X共3种无铅钎料在不同环境温度和加载速率下的力学性能。结果表明,合金元素Ni、P等的添加能有效改善低Ag钎料的拉伸力学性能,但对钎料韧性提高有限;低Ag钎料SAC0307在55℃下的强度和韧性均低于SAC305钎料,而在85℃其韧性优于SAC305钎料。在55℃和85℃条件下,钎料合金拉伸力学性能均显著下降,在加载速率20 mm/min和55℃条件下,SAC305综合力学性能更有优势;而在85℃,低Ag无铅钎料SAC0307具备优势,因此低银无铅钎料应用需要进一步改善其在40~60℃范围的综合力学性能。     

微观压痕法测量Sn-Ag-Cu系无铅钎料的力学性能

Sn-Ag-Cu系合金是最有可能替代Sn-Pb钎料的无铅钎料.介绍了一种测量其力学性能的新方法,即通过微压痕仪精确测量不同加载速率下压子的压入深度h与加载载荷F的关系来确定钎料的弹性模量E和蠕变速率敏感指数m.结果表明:加载速率对钎料蠕变压痕F-h曲线和压入深度有着重要的影响;Oliver-Pharr方法确定的钎料弹性模量取决于卸载过程而与加载速率无关.基于压痕做功概念定义了压痕蠕变硬度和蠕变应变速率,从而给出钎料的蠕变速率敏感指数.Sn-3.5Ag-0.75Cu与Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料蠕变压痕测试表明合金成分影响Sn-Ag-Cu系无铅钎料的力学性能.     

微连接用碳基纳米颗粒增强无铅复合钎料的研究新进展

综合评述含碳纳米管、石墨烯纳米片等碳基纳米颗粒增强微连接用无铅复合钎料的研究现状,介绍了碳纳米管、石墨烯纳米片、富勒烯、金属改性碳纳米管(石墨烯纳米片)等增强相对无铅钎料和钎焊接头组织与性能的影响。简述了无铅复合钎料的制备方法、熔化特性、导电性、润湿性、力学性能和无铅复合钎料焊点可靠性等,指出了碳基纳米颗粒增强无铅复合钎料存在的问题、解决措施及发展趋势。     

银元素对含银钎料性能的影响

分别选取3种典型的含银软钎料(Sn-Ag-Cu、Sn-Zn、Sn-Bi)和硬钎料(Ag-Cu-Zn、Cu-P、Zn-Al)作为代表进行阐述。综述了国内外含银钎料研究的最新研究成果,归纳分析银元素对软钎料与硬钎料的物理性能、显微组织和力学性能的影响规律,提出含银钎料在研究和应用过程中存在的问题及相应的解决措施,展望含银钎料的研究和发展趋势。     

Sn-Bi+纳米石墨复合钎料组织和力学性能的研究

利用纳米石墨对Sn-Bi钎料合金进行改性,通过微型拉伸试验机测试各种复合钎料接头力学性能,通过扫描电镜观察了接头的显微组织和断口形貌。结果表明,纳米石墨的添加能够细化钎料的组织,降低接头的抗拉强度,增大接头的延伸长度;当石墨含量为0.07 wt%时,接头的综合力学性能良好。     

Sn-Cu-Ni-Ce钎料对激光钎焊焊点力学性能的影响

采用Sn-Cu-Ni-Ce无铅钎料,研究了半导体激光软钎焊和红外再流焊方法对QFP48器件和0805矩形片状元件两种典型元器件的钎焊性能,针对使用不同成分钎料所得到的钎焊焊点,采用微焊点强度测试仪研究了其焊点力学性能的分布规律.结果表明,使用Sn-Cu-Ni-Ce钎料时,最佳激光输出电流显著高于Sn-Ag-Cu钎料或Sn-Pb钎料.Sn-Cu-Ni-Ce钎料成分相同时,半导体激光软钎焊得到的焊点力学性能显著优于红外再流焊焊点的力学性能;稀土元素Ce的加入能够改善Sn-Cu-Ni无铅钎料焊点的力学性能,Ce含量达到0.03%时,焊点的力学性能最佳.