Ag-Cu-In-Sn钎料加工工艺的研究

Ag-Cu-In-Sn系合金钎料,熔化温度在557～693℃之间,适合于电真空、半导体及微电子器件在真空或保护气氛中无钎剂中温钎焊.对In Sn含量为20%的Ag-Cu-In-Sn合金,采用强制大变形热挤压开坯的方式,得到了0.1 mm以下的薄带钎料.通过金相观察、SEM、XRD及拉伸力学试验对钎料的金相组织、相结构、熔化温度及力学性能进行了分析测试.结果表明:对In Sn含量为20%的Ag-Cu-In-Sn合金钎料,采用强制大变形热挤压开坯,可得到0.1 mm以下的薄带钎料,成材率达到60%以上;Ag-Cu-In-Sn合金主要由具有面心立方结构的富Ag的α相和具有复杂结构富Cu的β相,及少量的Cu41Sn11、Ag3 In、CuSn等中间相化合物组成;材料的抗拉强度高达495 MPa;材料的断裂机制为微孔聚集型断裂,微观组织中有明显的韧窝存在.     

液体黏度和表面张力对滤材气液过滤性能的影响

利用滤材实验装置,研究了黏度和表面张力等液体物性参数对气液过滤性能的影响。结果表明:液体黏度对滤材压降影响较小,滤材稳态压降基本不变,液体黏度较小时滤材出口液滴浓度较大,且出口有较多粒径较大的液滴;而液体表面张力对滤材压降有较大影响,液体表面张力较大时出口液滴浓度较大。并利用Ohnesorge数对滤材出口液滴浓度进行了分析,Ohnesorge数越大,则出口液滴浓度越低。     

微连接用Sn-2.5Ag-0.7Cu(0.1RE)钎料焊点界面Cu6Sn5的长大行为

利用XRD、SEM及EDAX研究了钎焊和时效过程中低银Sn-2.5Ag-0.7Cu(0.1RE)/Cu焊点界面区显微组织和Cu6Sn5金属间化合物的生长行为。结果表明,钎焊过程中焊点界面区Cu6Sn5金属间化合物的厚度是溶解和生长两方面共同作用的结果;随时效时间的增加,焊点界面区Cu6Sn5的形貌由扇贝状转变为层状,其长大动力学符合抛物线规律,由扩散机制控制;添加0.1%(质量分数,下同)的RE能有效减慢界面Cu6Sn5金属间化合物在钎焊及时效过程中的长大速度,改变焊点的断裂机制,提高其可靠性。     

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%.     

稀土Ce加速Sn晶须生长的研究

稀土被认为是金属中的\"维他命\",在钎料中添加微量的稀土Ce可以显著地改善钎料合金的综合性能.然而,当钎料中添加过量的稀土时,将会发现Sn晶须的快速生长现象.结果表明,如果将Sn3.8Ag0.7Cu1.0Ce钎料内部的稀土相暴露于空气中,稀土相将发生氧化而产生体积膨胀,钎料基体对体积膨胀的抑制作用将使稀土相内部产生巨大的压应力从而加速Sn晶须的生长.     

热循环对片式电阻Sn-Cu-Ni-Ce焊点力学性能的影响

研究了在热循环试验条件下,片式电阻Sn-Cu-Ni-Ce焊点力学性能的变化规律以及不同含量的稀土元素Ce对Sn-Cu-Ni-Ce焊点力学性能的影响.结果表明,随着热循环次数的增加,片式电阻Sn-Cu-Ni-Ce焊点的剪切力逐渐降低;在长时间热循环条件下,焊点开始萌生裂纹,导致焊点可靠性下降.与此同时,添加微量稀土元素Ce可有效提高Sn-Cu-Ni-Ce焊点的力学性能,随着Ce元素含量的增加,焊点的力学性能逐渐提高,当Ce元素含量为0.05%左右时,焊点的力学性能最佳,且在长时间热循环条件下仍然优于其它焊点.     

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％。     

水平表面水-酒精混合蒸气Marangoni瞬态凝结过程的凝结液形态

设计搭建了水平表面上凝结实验系统,利用高速摄像机对水-酒精混合蒸气Marangoni瞬态凝结过程的凝结形态进行观察记录,获得了初始过冷度、酒精蒸气浓度及蒸气流速对凝结形态的影响规律。采用图像边缘提取技术对凝结图像进行处理,统计得到了作为定量表征Marangoni凝结形态参数之一的最大液珠半径的变化规律。研究结果表明：凝结开始的一段时间内凝结形态变化剧烈,液珠经历形成、合并及逐渐长大的过程,最终凝结形态基本保持不变,液珠成长时间数量级约为10 s。在凝结的初始阶段,当过冷度较大时,膜状凝结与珠状凝结同时存在于凝结表面;随着过冷度降低,小液珠数目增多;过冷度继续降低,凝结面全部被大量小液珠所覆盖。随着初始过冷度降低、酒精蒸气浓度增高,凝结液珠成长时间增长,液珠的生长速度变慢。蒸气流速对液珠的成长过程影响相对不明显。随着凝结进行,最大液珠半径从2 mm增大到10 mm的数量级;同一凝结时刻,随着初始过冷度增加、酒精蒸气浓度降低,最大液珠半径逐渐增大。     

基于再流焊冷却过程应力分析的板极组件BGA焊点参数优化

建立了板级组件BGA(Ball Grid Array)焊点有限元分析模型,对BGA焊点进行了再流焊冷却过程应力仿真分析,设计并完成了验证性实验以验证仿真分析方法的有效性,分析了焊点结构参数和材料变化对焊点再流焊冷却过程应力应变的影响,采用响应面法建立了焊点应力与结构参数的回归方程,结合遗传算法对焊点结构参数进行了优化.结果表明:实验结果证明了仿真分析的有效性;焊点应力随着焊点高度的增加而增大,随着焊点直径的增加而减小;最优焊点结构参数水平组合为:焊点高度0.44mm、焊点直径0.65mm、焊盘直径0.52mm和焊点间距1.10mm;对该最优焊点仿真验证表明最大应力下降了0.1101MPa.