电子组装用高温无铅钎料的研制

Bi-Ag合金是一种替代高铅钎料的芯片封装无铅焊料。研制了Bi-2.5Ag、Bi-2.5Ag-0.1RE、Bi-5Ag-0.1RE、Bi-7.5Ag-0.1RE、Bi-10Ag、Bi-10Ag-0.1RE钎料。结果表明,该合金系钎料的熔化温度范围随Ag含量的增加而增大,而且其润湿性能良好,润湿角都处于30o～40o。不同Ag含量的Bi-Ag/Cu接头在界面处发生断裂,剪切强度差别不大,都略大于30MPa。Bi-Ag/Cu界面没有金属间化合物形成,结合强度较弱。     

Ni颗粒对SnBi焊点电迁移的抑制作用

为抑制芯片中微小焊点的电迁移,向共晶SnBi钎料中添加微米级Ni颗粒,并在φ0.5mm铜线接头上形成焊点。结果表明:当电流密度为104A/cm2、通电96h后,阳极附近没有出现富Bi层,即电迁移现象得到抑制。这是由于Ni颗粒与Sn形成了IMC,阻挡了Bi沿Sn基体扩散的快速通道,防止了两相分离,提高了焊点可靠性。     

镍磷锗对SnAgCuCe系钎料性能及组织的影响

为改善Sn3.0Ag0.5CuCe(SAC305Ce)无铅钎料的性能,向其添加了微量Ni、P及Ge并进行了研究。结果表明,同时添加质量分数为0.10%Ni、0.01%P和0.05%Ge,150℃时效168h后,钎料综合性能最佳。钎料合金组织中共晶组织的分布较为密集,IMC厚度有轻微增加,润湿力约0.48mN,剪切强度约62MPa。     

升温速率对复合钎料显微组织和力学性能的影响

不同的钎焊工艺条件会对复合钎料中增强相颗粒（如Ni,Ag,Cu等金属颗粒）周围金属间化合物的形貌和尺寸产生影响,而增强相颗粒周围金属间化合物的尺寸又会对复合钎料的力学性能产生影响。在共晶Sn-3．5Ag钎料中外加微米级铜颗粒制成复合钎料,研究了不同的升温速率对复合钎料内部颗粒显微组织和力学性能的影响。结果表明,复合钎料中铜增强颗粒周围存在着厚度不均的金属间化合物层,不同的升温速率对这层金属间化合物的形貌基本没有影响,只会对其厚度尺寸有影响。此外,建立了不同升温速率与铜颗粒增强的Sn-Ag基复合钎料增强颗粒周围金属间化合物尺寸和力学性能的关系。     

人工髋关节用复合多孔钛股骨头制备方法的研究

本研究采用等离子旋转电极制取的Tc4钛合金球形粉末,涂覆在致密芯杆上,制成柄部表面多孔层厚度约2mm的复合多孔钛股头。本文着重研究了原始粉末粒度、烧结制度、基体表面粗糙度对复合多孔层的孔径、孔隙度以及多孔层与基体间结合强度的影响,同时还测定了复合多孔钛股头的机械性能。研究结果表明,材料的最大孔径主要取决于原始粉末粒度,并随粉末粒度的增大而线性增加。影响结合强度的主要因素是烧结制度、原始粉末粒度和基体表面粗糙度。其结合强度随烧结温度的提高、保温时间的延长、原始粉末粒度的下降和基体表面粗糙度的增加而增加。孔隙度仅取决于粉末的堆积状态。所获得的复合多孔钛股头的机械性能为σ_b=830~880 MPa,σ_0.2=810~840 MPa,σ=9.5~12.0%,ψ=26.0~33.0%。     

具有纳米结构的增强颗粒对SnBi焊点电迁移的影响

探究了颗粒增强无铅复合钎料的电迁移特性。试验采用具有纳米结构的笼型硅氧烷齐聚物(POSS)颗粒作为增强颗粒,制备SnBi基复合钎料。在25oC,104A/cm2条件下,对钎料一维焊点实施不同时间的通电试验,并对焊点表面形貌和内部显微组织进行观察。结果表明,相对于共晶SnBi焊点,POSS颗粒增强复合钎料焊点的电迁移现象明显受到抑制。通电336h后,复合钎料焊点表面变化很小,界面处聚集的富Sn和富Bi层厚度很小,表明POSS颗粒能够有效抑制通电焊点中的物质扩散。     

热循环条件下Sn基钎料接头电迁移行为研究

通过电迁移和热疲劳循环实验,研究了热循环和高电流密度耦合作用下Sn58Bi和Sn3.0Ag0.5Cu钎料焊接接头的失效形式。实验结果表明,在通电和高低温冲击的耦合作用下,两种钎料接头的失效都发生在升温阶段。热循环导致接头内部裂纹的萌生和扩展,导致局部电流密度持续增大,加速了电迁移的发生,最终导致焊点失效。在热电耦合作用下,Sn58Bi钎料接头的使用寿命要长于Sn3.0Ag0.5Cu钎料接头的使用寿命。     

面向功率器件封装的纳米铜烧结连接技术研究进展

随着第三代半导体SiC和GaN的快速发展,传统的Si基器件用封装材料已不能满足功率器件在高功率密度和高温环境下可靠服役的需求。纳米铜烧结连接技术不仅能够低温连接、高温服役,同时具有优异的导热、导电性能和相对于纳米银较低的成本,在功率器件封装研究领域备受关注,纳米铜焊膏成为最有潜力的耐高温封装互连材料之一。本文从纳米铜焊膏的制备、影响烧结连接接头性能的因素以及接头的可靠性3个方面综述了当前纳米铜烧结连接技术的研究进展,阐明了纳米铜颗粒的氧化行为及对应措施,并重点论述了纳米铜烧结连接接头的高温服役可靠性与失效机理,旨在促进低成本的纳米铜烧结连接技术在高性能、高可靠功率器件封装中的应用。     

无VOC免清洗助焊剂的研制及性能测试

针对现有的免清洗助焊剂中对环境和人类健康有害的挥发性有机化合物VOC,研制出一种以水作溶剂不含VOC的水基免清洗助焊剂,使用Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅钎料,对该助焊剂进行了性能检测.结果表明,无VOC免清洗助焊剂在外观、稳定性、卤化物含量等方面都符合标准,助焊性能较好,扩展率达到80.1%.焊后残留物少,无腐蚀性.在表面绝缘电阻测试中,使用该免清洗助焊剂通过波峰焊接后的梳形试验板在湿热箱中(85℃,RH85%)放置24、96和168 h后,在室温下分别测量梳形试验板的表面绝缘电阻.其最小值为3.8×10⁸Ω,达到了免清洗技术的可靠性要求.     

复配表面活性剂对无铅助焊剂润湿性能影响的研究

助焊剂中的表面活性剂对于降低熔融无铅钎料的表面张力,增加无铅钎料对母材的润湿性具有重要作用.根据表面活性剂的HLB值和分子量,选取了四种不同类型的表面活性剂.以无水乙醇作溶剂,有机酸作活性剂,加入所选表面活性剂,并添加成膜剂、缓蚀剂等其他成分,配制成助焊剂,用于研究表面活性剂对无铅钎料润湿性能的影响.润湿力测试及铺展实...