SnCu钎料镀层与Cu/Ni镀层钎焊接头的界面反应

观察了不同焊接工艺条件下钎焊接头界面的微观结构，并对钎焊过程中的界面反应进行分析。探讨了钎缝界面处IMC的生长机制，通过对不同钎焊温度和保温时间下的IMC生长规律的分析建立铜锡化合物厚度与温度和时间的关系方程。结果表明：钎焊过程中SnCu钎料合金镀层与可焊性Cu层的界面处生成金属间化合物Cu6Sn5和Cu3Sn；化合物的生长厚度与焊接时间之间满足抛物线关系，表明化合物的生长为扩散反应控制过程，并随焊接时间的延长化合物的生长速率逐渐下降。     

SnIn钎料与Au/Ni/Cu钎焊界面金属间化合物的研究

将InSn49钎料与镀Au/Ni的Cu基焊盘在140℃时进行钎焊,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析研究钎料以及钎焊反应生成的金属间化合物(IMC)的成分及形貌结构。研究发现:InSn49合金钎料为两相组织,分别为富In的β相和富Sn的γ相;当钎焊温度为140℃,保温10s后,还有部分未反应完全的镀Au层,反应生成的IMC成分为AuIn_2,AuIn_2呈多面立方体结构,靠近钎料一侧的AuIn2颗粒较为粗大,分布不均匀,靠近镀Au层方向的AuIn_2颗粒较细小,分布较为致密;钎焊完成后,在靠近IMC区域的InSn49钎料存在明显的γ相偏析现象,偏析区域的γ相的厚度约为60μm。     

Au80Sn20无铅钎料的可靠性研究

随着电子产品小型化、无铅化的发展，对焊接材料提出了更高的要求。无铅钎料Au80Sn20由于具有优良的力学性能，在高可靠性气密封装和芯片焊接中被广泛应用。综述了近几年来Au80Sn20的发展状况，重点介绍了该焊料的可靠性研究。     

SnCu钎料合金镀层钎焊连接机理及界面反应

通过在LD31铝合金表面电刷镀Ni,Cu后再沉积SnCu钎料合金镀层的钎焊实验,研究了钎料镀层的连接机理及界面反应,改进了可降低Ni层应力的电刷镀镀Ni液的配方,开发出适合镀层钎焊的SnCu钎料合金镀液,钎焊时钎料润湿为附着润湿,研究了在300℃钎焊时焊缝界面金属间化合物的生长规律,结果表明：焊缝中Cu-SnCu界面处生成了球状和棒状的Cu6Sn5金属间化合物;拉伸时焊缝主要沿着SnCu金属间化合物和富Sn相之间的界面断裂。     

激光重熔PBGA钎料球与Au/Ni/Cu焊盘的界面反应

研究了塑料球栅阵列（PBGA）钎料球重熔过程中钎料与Au/Ni/Cu焊接之间的界面反应，结果表明：界面处金属间化合物的生成与激光输入量能密切相关，当激光输入能量较小时，焊盘上的Au没有完全溶解到钎料中，界面处存在一层连续的AuSn2和一些垂直或斜向生长到钎料中的针状AuSn4化合物，增大激光输入能量，Au完全溶解到钎料中，界而处连续的AuSn2化合物层全部转化为针状AuSn4相，有部分AuSn4针从界面处折断并落入钎料中，当激光功率为18W，激光加热时间为400ms时，AuSn4相在界面处消失，以细小颗粒弥散分布在钎料内部。     

Ni-Nb-Cr共晶钎料钎焊特性研究

根据Ni-Nb-Cr三元相图特点,配制六个成分的Ni-Nb-Cr共晶样品,通过测量其DTA曲线,研究此类共晶钎料的熔化特性.选择1 190℃,1 230℃,1 250℃三个钎焊温度,在0Cr18Ni9Ti不锈钢基材上进行润湿、铺展和填隙试验,探索适当的钎焊工艺,并结合界面显微组织和钎料组织分析Ni-Nb-Cr共晶钎料钎...     

SnPb钎料与Au/Ni/Cu焊盘反应过程中Au的分布

采用熔融的共晶锡铅钎料熔滴与Au/Ni/Cu焊盘瞬时接触液固反应形成钎料凸点,随后进行再流焊及老化.对这一过程中的钎料/焊盘界面金属间化合物组织的演化,尤其是Au-Sn化合物的形成及分布进行了研究.结果表明,钎料熔滴与焊盘液固反应形成了Au-Sn界面化合物,铜层未完全反应.在随后的再流焊过程中,界面处的铜层完全消耗掉,镍层与钎料反应形成Ni3Sn4界面组织;针状的AuSn4化合物分布于钎料基体中.老化条件下分布于钎料基体中的AuSn4重新在界面沉积,在Ni3Sn4层上形成(AuxNi1-x)Sn4层.(AuxNi1-x)Sn4在界面的沉积遵循分解扩散机制,并促进富铅相的形成.钎料与焊盘反应过程中Au-Sn化合物的演化及分布直接影响钎料与焊盘的连接强度.     

微量Ni对Sn0.7Cu钎料物理性能及钎焊工艺性能影响

SnCu共晶钎料是公认的SnPb钎料最具潜力替代品,尤其在波峰焊上,但与其他无铅钎料相比,该钎料物理性能及铺展性能差,严重影响其广泛应用.本文通过在Sn0.7Cu合金基础上添加微量Ni来改善合金性能.结果表明:随Ni含量(w(Ni)＜0.7％)增加,Sn0.7Cu钎料熔点逐渐增加,但变化不大,当w(Ni)0.7％时,钎...     

奥氏体不锈钢-铜钎料钎焊界面反应行为分析

针对电弧钎焊奥氏体不锈钢时,易产生裂纹的问题,采用316LN不锈钢母材和多种铜基钎料,研究了电弧钎焊、炉中钎焊和真空钎焊316LN不锈钢和铜基钎料时的界面反应行为.结果表明,电弧钎焊条件下钎料对母材的润湿性随着电流的加大而提高,钎料沿母材晶界的扩散不明显,在电流较高时母材局部熔化,且易形成沿晶界裂纹.炉中钎焊过程中钎料沿母材晶界扩散明显,但不易形成裂纹;真空钎焊过程中钎料沿母材晶界扩散显著,形成较厚的界面层,但无裂纹出现.较大的焊接热应力以及钎料沿母材晶界扩散造成的晶界弱化是形成界面裂纹的必要条件.     

Ni泡沫/Sn复合钎料超声波钎焊2024铝合金接头组织及性能研究

采用自制的Ni泡沫/Sn复合钎料片通过超声波钎焊工艺,低温快速制备了Al/Ni泡沫-Sn/Al接头。研究了超声波钎焊时间对铝合金接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,在超声波引起的空化效应和机械摩擦效应联合作用下,促进了润湿铺展和冶金结合;随着钎焊时间的延长,Ni骨架逐渐呈层叠条带状分布,并在其周围生成Ni_3Sn_4层,界面处Al_3Ni相增多并取代Sn/Al界面;接头的抗剪强度先提高后降低,在4 s时达到最高值,约52.34 MPa。     

Ti-28Ni钎料真空钎焊TZM合金接头界面组织与力学性能

在钎焊温度为1040℃时,采用Ti-28Ni(质量分数,%)钎料实现了TZM合金的真空钎焊连接。采用SEM、EDS等方法分析了接头界面的微观组织结构,并研究了保温时间对TZM合金接头界面结构和性能的影响规律。结果表明,接头的典型界面组织结构为:TZM/Ti_(ss)/δ-Ti2Ni/Ti_(ss)/TZM;随保温时间的延长,焊缝宽度逐渐变小,其中连续的Ti_(ss)层厚度基本无变化,中间的δ-Ti_2Ni层厚度有所降低;同时,TZM母材向焊缝中的溶解量增加。保温时间较短时,焊缝中残留有未溶解的TZM块,延长保温时间使母材溶解更充分。当保温时间为10 min时,接头平均抗剪强度最高为92.6 MPa,断裂发生于δ-Ti_2Ni层,为脆性沿晶断裂。     

超声作用下Ni/Sn/Ni钎焊界面金属间化合物的演变

对比研究了超声作用和无超声作用下Ni/Sn/Ni钎焊界面金属间化合物的形成和演变规律。结果表明,无超声作用时,Ni/Ni_3Sn_4界面较为平直且致密,而Sn/Ni_3Sn_4界面被液态Sn钎料逐渐溶解而呈扇贝状,并且有少量Ni_3Sn_4分布在焊缝中。其次,界面金属间化合物(intermetallic compound, IMC)层厚度与时间呈抛物线关系,Ni_3Sn_4的生长受体扩散的控制。超声作用下,声空蚀作用使得界面Ni_3Sn_4发生溶解而形成很多沟槽,甚至在界面IMC的局部区域出现了"neck"状连接,重新为母材Ni原子向钎料的溶解打开了通道,在声流的辅助作用下促进母材的溶解。随着超声时间的增加,声空化作用将界面"neck"状连接的细长的Ni_3Sn_4晶粒打碎而进入焊缝,使得界面IMC逐渐减薄。进入焊缝的Ni_3Sn_4进一步在空化作用下溶解和破碎,最终大量细小的Ni_3Sn_4均匀分布在焊缝中。     

钎焊立方氮化硼BCu80Ni5SnTi活性钎料的组织与性能

研制一种适合钎焊立方氮化硼与45钢异质材料的新型高温BCu80Ni5SnTi活性钎料,采用SEM、EDS及XRD对BCu80Ni5SnTi系活性钎料的微观组织及钎焊接头力学性能进行研究.结果表明:适合钎焊c-BN的活性钎料成分为Cu78～81Ni5～6Sn3～5.5Ti10～12(质量分数,%),固相线温度为858.4 ℃,液相线温度为874.8℃;钎料组织由α-Cu固溶体、Ni固溶体、Cu-Sn共晶及少量Cu_4Ti_3、Cu_3Ti_2、Cu_3Sn、CuSn和Ni_(17)Sn_3等化合物组成;该钎料对c-BN的润湿性较好,润湿角为28°～30°,钎焊c-BN与45钢的接头强度为210～230 MPa;新型钎料钎焊冶金特性较好,钎焊接头界面实现冶金结合.     

Ni/Au镀层与SnPb焊点界面电迁移的极性效应

采用Ni(P)/Au镀层-SnPb焊点-Ni(P)/Au镀层的互连结构,研究电迁移作用下焊点/镀层界面金属间化合物(IMC)的极性生长特性,从电位差和化学位梯度条件下原子定向扩散的角度分析互连结构的微结构变化的微观机制。在无外加应力条件下,由于液态反应速率远远快于固态反应速率,Ni(P)/Au镀层与焊点界面IMC经过120℃、100h的热处理后无明显变化。但是,在电迁移作用下,由于Sn沿电子流方向的定向扩散使阳极界面IMC异常生长,而阴极界面IMC厚度基本不变。由于电子由上层Cu布线进入焊点的电子注入口位于三相结合界面位置,在焦耳热的作用下会导致焊料的局部熔融,引起Cu布线与焊料的反应,使电子注入口的Cu布线合金化。     

锡铅钎料钎焊H62黄铜接头的界面反应研究

本文对用Sn60PbSb钎料钎焊H62黄铜时的界面反应进行了研究。研究结果表明界面反应主要为铜与锡的反应,未发现锌锑反应相,反应层的厚度随钎焊时间的延长而增加。     

SnPb钎料熔滴与Au/Ni/Cu焊盘的反应过程

研究了熔融的SnPb钎料由固定高度滴落到Au/Ni/Cu焊盘上的温度变化过程和界面反应情况.结果表明:对钎料熔滴到达焊盘瞬时的接触温度,熔滴初始温度是其主要影响因素,而高度变化对其影响不大.钎料与焊盘界面产生的金属间化合物形态受钎料熔滴初始温度影响很大.随着滴落钎料初始温度的提高,界面层由Au层基本不反应,变为形成了连续层状AuSn2及针状AuSn4.当初始温度升高到450℃时,AuSn2完全转化为AuSn4,棒状AuSn4生长极为明显,在离界面不远的钎料里发现细小的AuSn4.由计算推出界面反应的时间约为6～7 ms,在如此短的时间内,发生Au的溶解和Au-Sn化合物的形成,其原因在于Au在熔融钎料中溶解速度随温度变化的特殊性.     

CuNiSnTi钎料钎焊立方氮化硼界面产物分析

采用扫描电镜、能谱仪、微区X射线衍射仪研究了CuNiSnTi活性钎料钎焊立方氮化硼(c-BN)界面产物的微观结构和形成机理,并运用动力学分析了界面反应产物的生长过程及反应激活能.结果表明,钎焊过程中CuNiSnTi钎料对c-BN具有良好的润湿性,钎料与c-BN发生化学反应,实现c-BN与钢基体的可靠连接;钎料与c-BN界面处生成Ti-N和Ti-B化合物新相,形成了钎料/TiN/TiB/TiB₂/c-BN的结构形式;在钎焊温度1323~1398 K,保温时间5~20 min之间依据抛物线生长法则指出界面处产生的化学反应和原子间的相互扩散是促使界面反应层形成与生长的主要因素及形成机理.     

金对Sn63Pb37共晶钎料性能的影响

Sn63Pb37共晶合金是一种应用很广泛的钎料,在其中加入2%、4%的Au,钎料的熔点改变不大,但可以提高其强度和延伸率,提高钎焊接头的剪切强度,钎料的电阻率随着Au含量的增加而增加.在Sn63Pb37共晶钎料中加入少量Au可以抑止钎焊时钎料对金和金基材料母材的过渡熔蚀.