半导体激光钎焊无铅钎料润湿铺展性能的研究

采用半导体激光软钎焊系统对Sn-Ag-Cu无铅钎料在Cu基体上进行了润湿铺展性能实验,研究了半导体激光工艺参数对Sn-Ag-Cu无铅钎料润湿铺展性能的影响规律.结果表明:随着激光输出功率的增加,无铅钎料的铺展面积逐渐增加,润湿角逐渐减小;当激光输出功率增加到某一特定范围时,无铅钎料的润湿铺展性能达到最佳.在一定的激光输出功率范围内,随着激光钎焊时间的增加,无铅钎料在Cu基体上的润湿铺展性能逐渐优化,并在激光钎焊时间达到一定值时达到最佳.当激光输出功率过低或过高时,无论怎样改变激光钎焊时问,液态钎料在Cu基体上的润湿铺展效果均很差.     

激光加热条件下 SnPb共晶钎料与Au/Ni/Cu焊盘界面反应动力学

激光重熔在电子封装领域中SnPb共晶钎料凸点制作方面存在极大的优势。采用扫描电子显微镜（SEM）分析了激光加热条件下SnPb共晶钎料与Au/Ni/Cu焊盘之间的界面反应，探讨了钎料中的溶解与扩散动力学。结果表明：CnPb共晶钎料在激光加热瞬间与Au/Ni/Cu焊盘中的Au发生反应，生成Au-Sn金属间化合物，其形貌和分布与激光输入能量密切相关；随着激光输入能量的增加，Au-Su化合物由边境连续层状转变为针状，最后以细小颗粒弥散分布在钎料内部。     

Sn-Cu系无铅钎料微合金化研究进展

电子产品绿色化的需求促进了电子组装中钎料合金的无铅化发展。目前,Sn-Cu系钎料以优良的综合性能和较低的成本成为最具使用前景的无铅钎料之一。但是Sn-Cu系钎料的熔点较高,在Cu基上的铺展性和钎焊性也较Sn-Pb钎料差,这在很大程度上限制了其应用。通过添加多种合金元素可改善Sn-Cu合金的微观组织和焊接性能。本文首先系统地综述了合金元素对Sn-Cu系无铅钎料微观组织、润湿性、力学性能等的影响,然后指出Sn-Cu系无铅钎料存在的问题。最后,对Sn-Cu系无铅钎料的发展方向和前景进行了展望。     

电子和光子封装无铅钎料的研究和应用进展

对目前国内外电子和光子封装用无铅钎料研究和应用的新进展和发展趋势进行了回顾、评述和展望,重点评述了无铅钎料的种类和钎焊接头的力学性能、封装结构的可靠性和耐久性,以及目前出现的影响电子封装可靠性的一些新问题(如电迁移和锡须问题).对光子封装钎料和相关钎焊工艺也进行了简要评述.最后,探讨了电子和光子封装无铅钎料及其可靠性和耐久性研究的发展趋势.     

电子和光子封装无铅钎料的研究和应用进展

对目前国内外电子和光子封装用无铅钎料研究和应用的新进展和发展趋势进行了回顾、评述和展望,重点评述了无铅钎料的种类和钎焊接头的力学性能、封装结构的可靠性和耐久性,以及目前出现的影响电子封装可靠性的一些新问题（如电迁移和锡须问题）．对光子封装钎料和相关钎焊工艺也进行了简要评述．最后,探讨了电子和光子封装无铅钎料及其可靠性和耐久性研究的发展趋势．     

锡锌系无铅钎料用免清洗助焊剂的润湿性评价

简要介绍了锡锌系无铅钎料的研究背景,针对锡锌系钎料容易氧化和润湿性差的缺点,研制了一种无松香无卤素的新型免清洗助焊剂.并且选用一种无机盐助焊剂和一种松香型助焊剂作为对比,进行了扩展率试验和润湿力试验以评价3种助焊剂的润湿性.试验结果表明,这种新型免清洗助焊剂能够提高Sn-9Zn共晶钎料的润湿性,并且助焊剂残留物少,无腐蚀,可免除焊后清洗工艺,符合环保要求,有利于促进Sn-9Zn无铅钎料在电子工业中的实际应用.     

气氛对无铅回流焊的影响

无铅化进程给电子组装带来了一系列的新问题。主要阐述了气氛对无铅回流焊工艺和性能的影响。与锡铅焊料相比,无铅焊料的熔点高、润湿性差和工艺窗口窄等一系列问题给无铅回流焊带来了新的挑战。焊接时以氮气作为保护气氛对提高可焊性有明显的效果,惰性气体保护可以明显改善无铅焊料的润湿性,适当降低焊接温度,减少工艺缺陷,形成良好的焊点;此外,还原性气氛(如氢气)也能显著改善无铅回流焊焊点质量。     

SnAgCuBi无铅钎料对不同体积比SiCP/6063Al复合材料真空软钎焊接头组织和性能的影响

在不同保温时间下,分别采用 Sn-3.0Ag-0.5Cu 和 Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi 无铅软钎料,对表面镀镍的两种不同体积分数的 SiCP/6063Al 复合材料进行真空软钎焊。通过剪切强度测试、显微组织分析、能谱分析等手段研究了钎焊接头的组织和性能。结果表明：Bi 元素的加入改善了 Sn-3.0Ag-0.5Cu 钎料的铺展润湿性,降低了熔点,提高了焊缝的抗剪强度;在270℃保温35 min 时,Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi 钎料钎焊接头抗剪强度达到最高值38.23 MPa;钎焊过程中只是两侧镀镍层间的焊接,钎料并未透过镍层与母材发生扩散反应。     

表面粗糙度对TiAl/AgCu/TiAl钎焊质量的影响

为探究表面粗糙度对钎焊质量的影响,在优选的钎焊温度870 ℃和保温时间5 min条件下,以AgCu合金为钎料,进行TiAl合金的真空钎焊,研究了表面粗糙度与磨痕方向对钎料润湿铺展、钎焊接头界面组织、力学性能的影响.采用扫描电镜、能谱分析、光学显微镜和万能材料试验机等分析测试手段,对钎焊接头的组织与力学性能进行分析.结果表明：AgCu钎料在各向异性的TiAl基板表面润湿铺展时会受表面特征影响,沿着特定的方向优先铺展,当基板表面不具各向异性特征时,钎料润湿铺展近似为圆形;表面粗糙度S_a=0.103 μm的基板,钎焊接头的平均剪切强度最优,达到323 MPa,而表面粗糙度S_a=0.133 μm的基板,接头平均剪切强度为245 MPa,钎焊接头强度均方差最大.     

Ag颗粒增强复合钎料钎焊接头蠕变断裂及强化机理研究

测定了不同应力和温度下Ag颗粒增强复合钎料及基体钎料63Sn37Pb钎焊接头蠕变寿命,分析了Ag颗粒增强复合钎料及基体钎料钎焊接头蠕变断裂机理.表明:Ag颗粒增强复合钎料钎焊接头蠕变寿命优于基体钎料;Ag颗粒表面Ag-Sn金属间化合物形成及Ag颗粒对富Pb层阻碍作用是复合钎料钎焊接头蠕变性能提高的主要因素;钎焊接头Cu基板上一薄层富Pb相区形成是蠕变裂纹主要原因.     

电子组装用SnAgCu系无铅钎料的研究进展

SnAgCu钎料广泛应用在电子组装领域,被认为是传统SnPb钎料的最佳替代品。但与Sn63Pb37钎料相比,SnAgCu钎料抗氧化能力差,钎料内部及焊点界面存在脆性金属间化合物块及服役期间焊点抗蠕变、疲劳性能较低。添加合金元素和纳米颗粒可以显著改善SnAgCu钎料的组织和性能,提高焊点可靠性。这对发展新型高性能无铅钎料是一个行之有效的办法。本文结合国内外SnAgCu系无铅钎料的最新研究成果,全面阐述了合金元素和纳米颗粒等因素对钎料的润湿性、抗氧化性以及焊点显微组织和可靠性的影响,指明了该钎料目前研究中存在的问题及今后的研究方向。     

白车身顶盖激光钎焊焊缝装配尺寸控制方法研究

目的研究白车身顶盖与侧围激光钎焊装配尺寸控制方法,提高顶盖侧围激光钎焊焊缝装配精度,降低激光焊缺陷率。方法顶盖与侧围焊接配合形面由传统的面贴合设计更改为线贴合,降低对车身焊接合拼精度的要求;顶盖与侧围模具结构上采用整体整形及压料镶块提升零件的尺寸精度,避免因镶块交接造成的翻边面缺陷而影响激光钎焊质量;顶盖与侧围的成形焊夹具设计成y向浮动以及在激光焊夹具上设计z向夹紧功能,来实现侧围与顶盖装配间隙的调整。结果实际应用表明,侧围与顶盖激光钎焊装配尺寸得到了有效控制,满足激光钎焊的要求。结论顶盖与侧围产品的设计优化、冲压模具工艺和结构的创新和优化以及焊装焊接夹具的柔性化适配功能,可以有效保证白车身顶盖钎焊搭接部位尺寸精度。     

无铅回流焊接中工艺技术的研究

首先分析了在无铅化回流焊工艺窗口变小的条件下,如何改进回流焊中最重要的设备回流炉以使其达到无铅焊接的要求,其次研究了无铅回流焊的温度曲线,回流温度曲线的合理设置是得到优质焊点最重要的制约因素之一,应以标准曲线为参考并综合实际中的各种因素来设置。     

铝/镁搅拌摩擦焊-钎焊焊接接头微观组织结构

目的研究不同工艺参数下钎料Zn的添加对Al/Mg异种金属搅拌摩擦焊-钎焊焊接接头组织和性能的影响。方法以厚度为0.05 mm的纯Zn作为钎料,对3 mm厚的2A12-T4态铝合金和4 mm厚的AZ31变形镁合金,进行搅拌摩擦焊-钎焊的复合焊接,分析锌夹层的添加对接头微观组织与力学性能的影响。结果当添加Zn中间层时,接头钎焊区缓解了拉伸断裂趋势,在焊接速度为23.5 mm/min,旋转速度为375 r/min时,接头抗拉剪力达到5.5 k N,复合焊接接头的钎焊焊缝由搭接区、固相扩散区、钎焊区组成。结论钎料的添加有效阻止了Al-Mg系金属间化合物的形成。     

低热超声焊用于焊结钢和铝

日本铃木汽车公司开发出一种超声钎焊法，用这种方法在铁和铝零件间垫入锌料可获得高强度焊缝。焊缝强度与铅焊相当，因为Zn-5Al起到钎料作用。这种工艺无需助焊剂，因为铝钎焊表面生成的氧化膜随时被超声气蚀除去。     

纳米颗粒对无铅钎料改性的研究进展

随着电子器件趋于微型化、多功能化,微电子封装中的焊点与间距互连要求更小,对焊点的可靠性提出了更高的要求,而在电子封装中钎料对焊点可靠性起着至关重要的作用.近年来,人们越来越注重绿色发展理念,对铅的毒性关注度日益增强,并且各国纷纷立法禁止使用含铅钎料,推动了无铅钎料的快速发展.但是,现有无铅钎料均存在成本高、润湿性差、可靠性低等问题.因此,探索并研发性能优异的无铅钎料任重而道远.目前,许多研究者选择在无铅钎料中添加纳米颗粒以增强复合钎料的综合性能,如金属颗粒、金属化合物颗粒、碳基纳米材料等.研究表明,纳米颗粒的加入可以细化钎料基体组织,抑制金属间化合物(IMC)的生长,提高钎料的力学性能.因此,研发颗粒增强型无铅钎料以改善钎料合金的整体性能成为研究的热点.本文综合分析了不同类型、不同尺寸、不同含量的纳米颗粒对无铅钎料组织性能的影响与作用机理,综述了添加纳米颗粒对钎料的显微组织、润湿性能、力学性能、蠕变性能、电迁移特性和可靠性的影响.此外,概述了亚微米颗粒对三维封装互连焊点的改性作用.最后,总结了纳米颗粒增强无铅钎料的不足之处,并对其未来发展进行展望,以期为日后研发高性能的颗粒增强型无铅钎料提供基础理论指导.     

铝/钢异种材料钎焊研究现状与发展趋势

"低碳环保,节能减排"已经成为国家实现可持续发展的重要环节,而如何实现汽车轻量化、减少温室气体的排放则成为汽车行业的前沿课题。采用高强度铝合金材料部分代替结构钢,是减轻汽车质量的一种有效途径,而铝合金与钢之间焊接接头的质量是衡量铝/钢结构可靠性的重要指标。实现铝合金与钢之间可靠连接的主要难点是两种材料的物理化学性能差异很大,常温下两者几乎不互溶,且容易发生反应生成Fe-Al脆性金属间化合物,严重影响铝/钢焊接接头的质量。而铝合金与钢的钎焊可通过调节钎料成分或改变焊接工艺等方法来控制接头脆性金属间化合物的形成,近年来受到了国内外学者的广泛关注并取得了突破性进展。目前,铝/钢钎焊的研究主要集中在钎焊材料改性和钎焊工艺优化两个方面。钎剂的改性就是向Nocolok钎剂中加入活性剂,增强钎剂对铝合金和不锈钢两种材料表面氧化膜的同时去除作用,改善钎料在母材上的润湿性;钎料的改性主要是通过微合金化的方法向钎料中添加微量的合金元素,通过改变钎料的化学成分来改善钎料基体的组织和性能,近年来取得了大量的研究成果并在工业生产中得到广泛应用,如添加Cu、Ag等元素均可以显著改善钎料的力学性能和可靠性。在钎焊工艺方面,钎焊温度和保温时间直接影响钎料的填缝和钎料与母材的相互作用,并决定钎焊接头的质量。除此之外,在不锈钢表面预镀一层中间相也是相关学者研究的重点课题,镀层金属可以限制Fe原子与钎料中Al原子的相互扩散,降低界面脆性金属间化合物层的厚度,从而提高钎焊接头的力学性能。本文综合评述了铝与钢异种材料钎焊的研究进展。首先介绍了铝合金与钢常用的几种钎焊方法,以及每种钎焊方法各自的特点和应用范围;然后综述了钎焊材料的改性及钎焊工艺的优化对铝/钢钎焊接头性能的影响,并对其作用机理进行了分析;最后整理了目前铝/钢异种金属钎焊存在的问题及相应的解决措施,并对其未来的研究和发展趋势进行了展望,以期为铝/钢连接技术的发展以及最终在汽车行业的广泛应用提供有益的参考。     

感应加热重熔无铅钎料凸台的界面反应及剪切性能

感应自发热重熔（ISHR）技术在电子互连的应用中具有明显的三维选择性加热和快速加热等优点．该方法能够很好地解决由于无铅钎料的应用引起的日益严重的诸多问题,如球栅阵列中各钎料球受热不均匀和芯片基板与钎料球同时受热等．为此,采用ISHR进行了无铅钎料Sn3．5Ag在Au／Ni／Cu焊盘上的重熔实验、高温老化实验以及凸台剪切实验．由实验结果可知钎料凸台可以提供足够的剪切强度．文中讨论了界面反应和金属间化合物的演化．在老化期间界面处生长了连续的Ni3Sn4金属间化合物层,同时在钎料体内部生成了分散的（Aux,Ni1-x）Sn4化合物．金属间化合物的生长速度与老化时间的平方根成正比。由此可以判断金属间化合物的生长是一种扩散控制过程．     

卷边接头激光钎焊复合热场模型的数值计算

为了研究卷边接头激光钎焊热现象,进行了母材为镀锌板,CuSi3作为钎料的激光钎焊实验.基于激光钎焊原理和卷边接头焊缝成型特点,通过有限元分析法对激光钎焊温度场进行了数值模拟,采用高斯双椭球复合热源模型模拟了钎料融化铺展流动的传热行为,模型考虑了材料热物理属性随温度变化的问题以及相变潜热、辐射和对流对传热的影响,对不同激光钎焊工艺参数下的温度场进行计算,结果表明:当激光功率为1200W,焊接速度为1.5 m/min,离焦量为30 mm时,卷边接头的峰值温度和温度梯度较低,对于获得成形质量良好的钎焊接头更为有利.     

Ni-Cr-P焊膏钎焊C/C复合材料的组织和性能

用真空熔炼、惰性气体雾化法制备Ni-Cr-P金属粉末,再加入有机黏结剂高速搅拌,制备Ni14Cr10P膏状活性钎料。用制备好的焊膏真空钎焊C/C复合材料,测试钎焊接头的剪切强度,通过OM,SEM,EDS,XRD等对钎焊接头界面组织结构进行分析。结果表明:在钎焊温度1000℃、保温时间0.5 h条件下,获得的接头剪切强度达到28.6 MPa,然后随着钎焊温度上升或保温时间延长,钎焊接头强度下降;通过界面组织结构分析发现焊膏可以增加钎料层与C/C复合材料表面的接触面积,有利于堵塞C/C复合材料表面的孔隙。焊后在界面处形成了交错分布的Cr碳化物相缓冲层,使得界面呈现热膨胀系数梯度增加的结构,有助于缓解热失配,提高C/C复合材料钎焊接头强度。