Bi含量对Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料微观组织 及接头性能的影响

以Sn-0.3Ag-0.7Cu低银无铅钎料为研究对象,添加不同量的Bi(1.0％～4.5％)元素,和Cu盘进行钎焊,取部分试样进行高温时效处理.观察分析了Bi对钎料微观组织结构的影响,以及Bi对焊接接头界面金属间化合物(IMC)显微形貌演变、生长动力学和接头剪切强度的影响.研究结果表明;Bi元素的加入使钎料基体内晶粒尺寸变得细化而均匀,且随着Bi含量的增加可以显著提高钎料钎焊接头的剪切强度,断口经过扫描电镜观察发现剪切断面均沿着剪切方向有明显的塑性变形,这表明焊点中发生的是塑性断裂;高温时效试验表明,钎料基体中Bi的存在降低了界面IMC的生长速率,且随着Bi含量的增加,抑制IMC生长的作用越大.但是过量的Bi会使组织粗化,且对IMC生长的抑制作用反而会变差.IMC层厚度随着时效时间的延长明显增加,断裂机制很快由钎料基体的韧性断裂逐渐变为界面IMC的脆性断裂,使焊接接头的剪切强度明显下降.     

Bi对Sn-0.3Ag-0.7Cu-xBi/Ni焊点IMC的影响

无铅钎料和基板间金属间化合物(1MC)的生长对元器件的可靠性有重要影响.使用Sn-0.3Ag-0.7Cu-xBi无铅钎料与Ni盘进行焊接,并对焊点进行了180℃时效试验,时效时间分别为O、24、96、216和384h.采用金相显微镜、扫描电镜和能谱仪观察分析了钎料与Ni界面IMC的生长及形貌变化,并对其焊点IMC层Ni的分布进行了分析,同时对其界面生长速率进行了拟合.结果表明:Sn-0.3Ag-0.7Cu焊料与Ni焊盘之间的IMC是棒状的(CuxNi1-x)6Sn5,Bi的加入并没有起到很好的抑制作用,而是随着Bi含量的增加IMC先增加后减少.Sn-O.3Ag-0.7Cu/Ni焊点IMC中Ni的平均含量(wN)分为15%、5%两区域.由近Ni向钎料基体方向呈下降趋势.但是Sn-O.3Ag-0.7Cu-3.0Bi/Ni焊点IMC中Ni的平均含量在7%左右.时效后IMC层的厚度会随着老化时间的延长而增加,但是Sn-0.3Ag-0.7Cu-xBi/Ni焊点由于Bi的析出IMC增长得缓慢;Sn-0.3Ag-0.7Cu/Ni焊点(CuxNi1-x)6Sn5中15%Ni的含量区域逐渐过渡到5%区域,但是Sn-0.3Ag-0.7Cu-xBi/Ni焊点IMC中Ni的平均含量维持9%较时效前有所增加.通过生长速率计算,Sn-O.3Ag-0.7Cu-xBi/Ni焊点IMC的生长速率随着Bi含量的增加而减少.     

回流焊对SnAgCuBi/Cu焊点IMC及剪切强度的影响

利用金相显微镜和扫描电镜对多次回流焊后的Sn-0.3Ag-0.7Cu-xBi/Cu焊点IMC和剪切断口形貌进行了观察和分析。结果表明:Bi的加入提高了接头剪切强度,且随着Bi含量的增加而增加,当w(Bi)为4.5%时达最大值45.07MPa,同时Bi的加入有效抑制了焊点IMC的增长。经过5次回流焊后,未加入Bi的焊点剪切强度由24.55MPa下降到20.82MPa,而加入w(Bi)为3.0%的焊点剪切强度由35.95MPa下降到32.46MPa。     

基于Pro/E的吊钩有限元分析

有限元作为一种融力学分析和计算机技术与一体的数值分析方法,已经广泛应用于工程技术各个领域。主要介绍了有限元分析的理论,并以吊钩为例,说明有限元分析的过程和有限元分析软件的应用。首先在Pro/E零件模式中对吊钩进行三维实体建模,在Pro/MECHANICA模块下进行吊钩有限元分析的前处理和具体有限元计算。并将分析的结果以网格和色彩云图的形式表现出来。通过将分析的结果与实际材料特性相比较,确定吊钩在额定载荷下的受力变形情况,预防意外的发生。