Ag,Al,Ga对Sn-9Zn无铅钎料润湿性能的影响

采用润湿平衡法测试了Sn-9Zn-X(X为Ag,Al,Ga)无铅钎料分别配合ZnCl2-NH4Cl钎剂和免清洗助焊剂,在空气和氮气保护的两种条件下的润湿性能,分析研究了合金元素Ag,Al,Ga的添加量对Sn-9Zn-X无铅钎料润湿性的影响规律.结果表明,合金元素Ag,Al,Ga在Sn-9Zn中的最佳添加量(质量分数)分别为0.3%,0.005%～0.02%,0.5%.采用氮气保护可以显著改善Sn-9Zn-X无铅钎料的润湿性,而Sn-9Zn-X无铅钎料配合ZnCl2-NH4Cl钎剂时具有较好的润湿性,甚至优于Sn-3.5Ag-0.5Cu在相同条件下的润湿性.这一研究结果表明,通过研发适合于Sn-Zn系无铅钎料的高性能助焊剂,从而改善Sn-Zn系钎料的润湿性能是完全可行的.     

Sn-6Bi-2Ag(Cu, Sb)无铅钎料合金微观组织分析

利用差示扫描量热计 (DSC)测定了Sn 6Bi 2Ag ,Sn 6Bi 2Ag 0 .5Cu ,Sn 6Bi 2Ag 2 .5Sb三种新无铅钎料合金的熔化温度。结果表明 ,少量Cu的加入能降低Sn Bi Ag系无铅钎料合金的熔化温度 ,而Sb的加入使合金的熔化温度升高。利用光学显微镜 (OM )、扫描电子显微镜 (SEM )、能谱分析 (EDX)对合金的微观组织进行了分析与比较 ,钎料合金的微观组织与冷却条件和合金元素的含量有关 ,Sb的加入使析出相的尺寸细化。硬度测定表明Sn Bi Ag(Cu ,Sb)无铅钎料合金的硬度远大于纯Sn的硬度 ,加入少量的Cu(0 .5 % ) ,Sb(2 .5 % )对Sn Bi Ag系钎料合金的硬度影响较小     

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。     

添加铜对Sn-9Zn无铅钎料性能的影响

采用向钎料合金熔体中添加铜粉的方法得到了原位生长金属间化合物颗粒增强的Sn-Zn基复合无铅钎料,并对其熔化行为、组织、力学性能和在铜基体上的润湿性进行了研究.差示扫描量热计(DSC)测量结果表明,少量铜粉对Sn-9Zn的熔点影响较小,但铜粉添加量达3%时将使其熔点急剧升高.铜粉的添加使Sn-9Zn钎料中形成了较均匀分布的Cu5Zn8化合物颗粒相,同时棒状富Zn相相应减少.力学性能测试结果显示,复合钎料的抗拉强度和塑性都得到了改善,抗蠕变性能显著提高;润湿性测量表明,复合钎料对铜的润湿性也有所改善.     

Effects of rapid solidification on the microstructure and microhardness of a lead-free Sn-3.5Ag solder

A lead-free Sn-3.5Ag solder was prepared by rapid solidification technology. The high solidification rate, obtained by rapid cooling, promotes nucleation, and suppresses the growth of Ag3Sn intermetallic compounds （IMCs） in Ag-rich zone, yielding fine Ag3Sn nanoparticulates with spherical morphology in the matrix of the solder. The large amount of tough homogeneously-dispersed IMCs helps to improve the surface area per unit volume and obstructs the dislocation lines passing through the solder, which fits with the dispersion-strengthening theory. Hence, the rapidly-solidified Sn-3.5Ag solder exhibits a higher rnicrohardness when compared with a slowly-solidified Sn-3.5Ag solder.     

合金元素Ga对Sn-9Zn无铅钎料性能的影响

研究了合金元素Ga的添加量对Sn-9Zn无铅钎料熔化特性、润湿性能及其焊点力学性能的影响.结果表明,添加合金元素Ga以后,合金的熔点显著降低,熔化温度区间有所增大,润湿性能得到明显改善;合金元素Ga的添加量(质量分数)在0.5%时,钎料的晶粒组织最为细小均匀,钎料焊点的力学性能最佳;当合金元素Ga的添加量大于1%时,钎料的润湿性能趋于稳定,钎料组织中晶界处出现黑色富Ga相,钎料焊点的力学性能大幅度降低.因此,Sn-9Zn无铅钎料中合金元素Ga的最佳添加量为0.5%.     

Sn-9Zn-xCe钎料显微组织及钎焊性能的分析

研究了添加稀土元素Ce对Sn-9Zn无铅钎料的润湿铺展性能、显微组织和焊点力学性能的影响.结果表明,Ce元素的加入改善了钎料的润湿铺展性能,质量分数为0.08%时,钎料的铺展面积达到最大,润湿性能最佳.随着Ce元素的加入,钎料的基体组织得到细化,富Zn相逐渐减少,当元素Ce的添加量大于0.08%时,钎料的显微组织中出现块状稀土元素Ce和Sn的金属间化合物.无铅钎料Sn-9Zn中稀土元素Ce的添加量为0.08%时,钎料焊点的力学性能最佳.     

稀土元素Nd对Sn-9Zn无铅钎料性能的影响

研究了添加稀土元素Nd对Sn-9Zn无铅钎料的润湿性能、显微组织和焊点力学性能的影响.结果表明,Nd元素的加入改善了钎料的润湿性能,质量分数为0.06%时,钎料的润湿力最大,润湿时间最短,润湿性能达到最佳.随着Nd元素的加入,钎料的基体组织得到细化,富锌相逐渐减少,当元素Nd的添加量大于0.06%时,钎料的显微组织中出现小块状稀土元素Nd和Sn的金属间化合物.无铅钎料Sn-9Zn中稀土元素Nd的添加量为0.06%时,剪切力和拉伸力达到最大,分别提高了19.6%和26.6%,力学性能最佳.     

Pr,Nd对Sn0.3Ag0.7Cu0.5Ga无铅钎料显微组织的影响

分析了添加两种稀土元素Pr,Nd对Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.5Ga无铅钎料基体组织、焊点界面组织的影响并测定了焊点抗剪强度.结果表明,在该钎料中分别添加Pr,Nd元素可以改善钎料的显微组织,且加入Pr元素的效果优于Nd.添加Pr元素的钎料基体组织中金属间化合物分布均匀,而后者易在晶界处产生“区域”状金属间化合物,成为裂纹的发源地.稀土元素的吸附作用可以降低钎料与铜基板界面反应的剧烈程度,从而改善界面的形貌.添加Pr元素的钎料可以更好地与铜基板结合,从而提高了焊点的抗剪强度.     

Bi对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料熔点及润湿性能的影响

研究了添加适量的Bi元素对低银型Sn-0．3Ag-0．7Cu无铅钎料合金性能的影响,应用差示扫描量热仪和SAT-5100型润湿平衡仪对Sn-0．3Ag-0．7Cu·xBi（x=0.1,3,4．5）钎料的熔点、润湿性能作了对比试验分析。结果表明,一定量Bi元素的加入可以降低Sn-0．3Ag-0．7Cu钎料合金的熔点,并改善其润湿性能。但过多的Bi元素会导致钎料的液固相线温度差增大,塑性下降,造成焊点剥离缺陷。综合考虑得到Sn-0．3Ag-0．7Cu-3．0Bi无铅钎料具有最佳的综合性能。     

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.     

微量稀土元素铈对Sn-Ag-Cu无铅钎料物理性能和焊点抗拉强度的影响

研究了微量稀土元素铈对Sn-3．5Ag-0．5Cu无铅钎料的物理性能、润湿性能、焊点抗拉强度和显微组织的影响。结果表明，添加微量的铈后，钎料的导电性能提高，密度下降；铈含量（质量分数）在0．03％和0．05％时可以改善钎料的润湿性；特别是0．03％质量分数时晶粒组织最为细小均匀，焊点抗拉强度也最高；当铈含量（质量分数）大于0．1％时对钎料的性能产生不利影响，润湿时间升高，焊点抗拉强度大幅降低，因此稀土元素铈的最佳含量（质量分数）应为0．03％。     

新型低温无铅焊料的研究进展

随着人们对铅毒性的认知及世界各国“限铅令”的颁布,因为铅污染问题,研究人员开始着手研究Sn-Pb焊料的代替品,迫切需要探索一种零污染、低成本的新型电子封装焊料。目前研制的新型低温无铅焊料有Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-In二元焊料和Sn-Ag-Cu三元焊料,但由于新型低温无铅焊料存在着熔点高、抗氧化性能差等问题,有人提出通过在这些无铅焊料中加入第三或第四种合金元素改善无铅焊料的组织性能。介绍了新型低温无铅焊料的应用,制备,优缺点及对它的要求,叙述了目前新型低温无铅焊料的研究进展,并提出了新型低温无铅焊料的研究方向。     

Effects of Ga,Al, Ag,and Ce multi-additions on the wetting characteristics of Sn-9Zn lead-free solder

An orthogonal method was used to evaluate the effects of Ga, Al, Ag, and Ce multi-additions on the wetting characteristics of Sn-9Zn lead-free solders by wetting balance method. The results show that the optimal loading of Ga, Al, Ag, and Ce was 0.2 wt.%, 0.002 wt.%, 0.25 wt.%, and 0.15 wt.%, respectively. Intermetallic compounds (IMCs) formed at the interface between Sn-9Zn-0.2Ga-0.002Al-0.25Ag-0.15Ce solder and Cu substrate were investigated by scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis. The SEM images illustrate that the IMCs can be divided into two portions from the substrate side to the solder side: a planar Cu₅Zn₈ layer and an additional continuous scallop-like AgZn₃ layer. The EDS analysis also shows that Ga segregates in the solder abutting upon the interface. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Auger electron spectroscopy (AES) of the surface components of Sn-9Zn-0.2Ga-0.002Al-0.25Ag-0.15Ce solder indicate that Al aggregates at the surface in the form of Al₂O₃ protective film, which prevents the further oxidation of the solder surface. On the other hand, Ce aggregates at the subsurface, which may reduce the surface tension of the solder and improve the wettability in consequence.     

锡含量对Bi5Sb钎料铺展性能及抗拉性能影响

在Bi5Sb基体钎料中添加1%～8%Sn,研究锡对Bi5Sb基无铅钎料润湿性能及力学性能的影响.结果表明,在Bi5Sb钎料中添加适量的锡,可使Bi5SbxSn钎料熔点控制在270～280℃左右,与Bi5Sb钎料相比,变化不大,但钎料合金铺展性能和抗拉强度明显提高.当锡含量为8%时,Bi5Sb8Sn钎料合金钎焊铺展性能和...     

微量锌对Sn-3.5Ag无铅钎料/铜界面金属间化合物生长的抑制

在钎焊和时效条件下,研究了Sn-3.5Ag无铅钎料中添加0.2%的Zn元素后对钎料/铜界面组织形貌的影响.结果表明,钎焊条件下,将0.2%的Zn元素加入到Sn-3.5Ag钎料中对Cu-Sn间的金属间化合物及其扇贝形形状不产生影响.时效处理后,0.2%Zn元素的加入对界面IMC层的厚度、组成及形态都有影响.在Sn-3.5...     

Sn-9Zn-xAg无铅钎料润湿性能及焊点力学性能

研究了合金元素Ag的添加量对Sn-9Zn无铅钎料润湿性能及其焊点力学性能的影响.结果表明,当Ag元素的添加量(质量分数)为0.3%时,钎料具有最好的润湿性能,焊点的力学性能最佳,焊接接头的断口形貌显示钎料与铜基板接头断口处有明显的韧窝,是典型的韧性断裂;当Ag元素的添加量(质量分数)为0.5%～1.0%时,钎料的润湿性能下降,当Ag元素的添加量(质量分数)增加到1.0%时,焊点的力学性能有所下降,在断口的韧窝底部有大颗的Cu-Zn,Ag-Zn金属间化合物.因此,Sn-9Zn无铅钎料中合金元素Ag的最佳添加量(质量分数)为0.3%.     

复合添加Ga,Al,Ag对Sn-9Zn钎料性能的影响

采用润湿平衡法研究了合金元素Ga,Al,Ag复合添加对Sn-9Zn钎料润湿性的影响.结果表明,Ga,Al,Ag的最佳添加量分别为0.2,0.002,0.25(质量分数,%);添加合金元素后钎料的高温抗氧化性能显著提高.俄歇电子能谱分析表明,Sn-9Zn-0.2Ga-0.002Al-0.25Ag钎料表面Al高度富集并形成一层致密的氧化膜,可阻挡氧向液态钎料内部扩散,减少钎料的氧化.Sn-9Zn-0.2Ga-0.002Al-0.25Ag钎料与Cu/Ni/Au基板之间的金属间化合物由一层平坦的AuZn3和颗粒状的AuAgZn2化合物组成.另外,微焊点力学试验表明,采用Sn-9Zn-0.2Ga-0.002Al-0.25Ag钎料时,电子元器件与基板间微焊点的力学性能比Sn-9Zn钎料略有提高.     

低银SnAgCuBiNi无铅钎料润湿及溶解行为分析

对Sn0.8Ag0.5Cu2.0Bi0.05Ni（SACBN）和Sn3.0Ag0.5Cu（SAC305）无铅钎料的显微组织、润湿性能和溶解行为进行了比较研究.结果表明,SACBN钎料显微组织由β-Sn＋共晶体组成,共晶组织为在β-Sn基体上均匀分布细针状的Ag3Sn、粒状的（Cu,Ni）6Sn5和细小粒状的铋.在相同温...     

Sn-9Zn/Cu无铅焊点ZnO须自发生长

研究了Sn-9Zn/Cu无铅焊点ZnO须自发生长行为.结果表明,在室温条件下Sn-9Zn/Cu无铅焊点因为富锌相的氧化,在富锌相表面自发生长出大量的ZnO须,ZnO须呈现针状、块状、花朵状等不同形态;对ZnO须进行FIB测试,发现在富锌相中出现明显的空洞,主要是因为Zn元素扩散导致的.另外,证实在Zn元素扩散与氧发生反应的过程中,富锌相发生体积收缩,诱使结构中出现明显的拉应力,拉应力为ZnO须生长提供驱动力.