Sn-Ag-Cu无铅钎料的性能研究

用粉末冶金的方法合成了Sn-Ag-Cu钎料,并测试了钎料的显微组织、力学性能(纳米压痕试验)和焊点处的界面反应.试验结果表明:钎料中的金属间化合物在基体中均匀分布;Sn-Ag-Cu钎料表现出了明显的金属材料纳米压痕特性,即明显的永久变形和不明显的弹性回复.焊点处的金属间化合物层(IMC层)随时效时间的增加持续增加.     

陶瓷外壳钎焊的工艺优化

陶瓷DIP外壳需要使用AgCu28钎料将4J42合金引线框架与陶瓷基板的焊区钎焊在一起,焊后易出现钎料在引线框架上流淌的问题,影响产品的质量.这些问题与钎焊工艺条件不当有关.本文在现场和实验室条件下系统研究了钎焊最高温度、保温时间和钎料用量等对陶瓷外壳钎料流淌的影响,发现钎料的流淌主要与在熔点以上温度停留的时间有关,并提出在下面三种工艺条件下可以获得较好的钎焊质量:先在700℃保温5min,然后在800℃保温4 min,冷却;直接推到900℃高温区保温10 min,再推到冷却区;以4 rmin一舟,连续推舟通过810℃高温区或调整带式炉带速使外壳在熔点以上温度停留时间不超过5min.     

微量Nd对Sn-9Zn钎料特性及焊点组织与性能的影响

研究Sn-9Zn中添加微量稀土元素Nd对合金显微组织和铺展性能的影响,对比分析Sn-9Zn-xNd(x=0,0.1,0.5)钎料/Cu焊点界面微观特征及力学性能。结果表明:微量Nd元素在Sn-9Zn合金中能够显著细化组织,但添加量为0.5%时合金中形成了"十字状"NdSn3金属间化合物(IMC)。钎焊温度较低或时间较短时,微量Nd添加能够改善Sn-9Zn合金在Cu基板上的铺展性能;但是在温度较高或时间较长的钎焊工艺条件下,由于Nd元素的严重氧化导致钎料铺展性能明显下降。在Sn-9Zn中添加0.1%Nd,在界面处形成了均匀细密分布的"毛绒状"共晶组织,能够提高焊点结合性能;Nd添加量为0.5%时,成分偏聚引起的组织不均匀导致焊点力学性能下降。     

超细氧化物颗粒对Sn\|58Bi钎料组织及性能影响

研究了分别添加1%Al2 O3 、Fe2 O3 、SiO2 、TiO2 超细粉末对Sn-58Bi共晶钎料的润湿性、钎焊接头微观组织及力学性能影响.结果表明,氧化物粉末的添加对钎料熔点影响不大,但钎料润湿性及钎焊接头剪切强度明显提高;明显细化钎焊接头基体组织及界面金属间化合物颗粒大小,并且界面金属间化合物层厚度也有一定减薄;另外,可抑制钎焊时焊点表面Bi的氧化,因此焊点表面光亮度也有明显提高.     

Sn-Ag-Cu和Sn-Ag-Bi焊料在Ni-P基板上焊点剪切强度的分析

采用改进的剪切强度测试方法,对Sn-Ag-Cu,Sn-Ag-Bi无铅焊料在Ni-P基板上的焊点,经0~1 000 h热时效后的剪切强度进行了测量,并对断裂面的微观结构进行了观察分析.结果表明焊点的剪切断裂位置与焊接界面金属间化合物(intermetallic compound,IMC)的厚度有关,随着IMC的增厚,前切断列的位置将逐渐接近于IMC与基板的界面;Sn-Ag-Bi焊点的剪切强度明显高于Sn-Ag-Cu,剪切断裂则更易于发生在IMC层中.     

气雾化法制备非球形铜基钎料的研究

通过在钎料基体中添加合金元素、控制雾化气体压力与合金液过热度等方法制各了非球形铜基钎料:大面积平板复合钎焊时,如果钎料粉末颗粒形状为球形,则会由于球形钎料易于滚动导致焊件跑位,增加了工件焊前装配难度.采用非球形粉末钎料于大面积平板复合钎焊,简化了焊前工件装配工序,且焊接效果优于球形铜基钎料.     

Ti对Ag-Cu系活性钎料微观组织及性能的影响

研究了Ti对Ag-Cu系活性钎料的润湿性、力学性能及微观组织的影响.结果表明,随着含Ti量(6～12wt％)增加,Ag-Cu-Ti系活性钎料对被焊基体c-BN的润湿性提高,而钎料显微硬度升高脆性增加,钎焊接头强度降低.Ag-Cu-Ti系活性钎料是由α-Ag固溶体、α'一Cu固溶体、Ag-Cu共晶和Ag-Ti、CuTi3等化合物组成.随含Ti量增加,α-Ag固溶体、脆性化合物增加,共晶组织减少,由于脆性化合物增加,钎料铸态组织中有微裂纹形成.当含Ti量为10wt％时,钎焊c-BN接头界面结合致密,形成化合物型界面,实现Ag-Cu-Ti系活性钎料与c-BN的界面冶金结合.     

快冷铜基钎料真空钎焊的润湿性研究

利用快速凝固技术制备出Cu-Ni-Sn-P快冷薄带钎料,将此钎料分别在不同钎焊温度和钎焊时间下与紫铜进行真空钎焊.借助DTA、EPMA的分析,探讨了在不同钎焊条件下钎焊接头的显微组织结构及同成分快冷钎料与普通钎料的润湿性差异.研究结果表明,与普通钎料相比快冷钎料润湿性明显提高,钎料与母材的相互扩散和冶金结合增强.     

不锈钢接头的宽间隙真空钎焊

采用先在钎缝间隙中预填合金粉,然后在钎缝外置放钎料进行钎焊的方法,解决不锈钢接头宽间隙的钎焊问题.当钎缝内预填３１６粉（或１Ｃｒ１８Ｎｉ９粉）及用ＢＮｉ－１ａ（或ＢＮｉ－２）钎料钎焊时,预填粉不熔化,焊后保持原来的形状。钎料中的硼沿晶界向预填粉中扩散,在晶界处与铁结合形成Ｆｅ２Ｂ,钎料获得固溶体组织。用ＢＮｉ－１ａ钎料钎焊钎缝内预填３１６粉时,钎绀缝强度高达５０４．７ＭＰａ。用ＢＮｉ－５钎料钎焊针缝内预填３１６粉时,针缝组织内的固溶体相中夹带少量的化合物相,钎缝的重熔温度高达１３２５℃。对同一种钎料而言,宽间隙针缝的抗拉强度与重熔温度有较好的对应性,即重熔温度高,抗拉强度也高。     

快冷与普通Al-Cu钎料Cu元素扩散能力的比较

利用快速凝固技术和传统铸造技术分别制备出成分相同的Al-Cu快冷钎料薄带和普通钎料.将2种钎料在4种钎焊温度(590、600、610、620℃)和4种保温时间(5、10、15、20 min)下与纯铝进行真空钎焊,借助差热分析(DTA)、扫描电镜(SEM)、X衍射(XRD)、能量色散谱仪(EDS)对2种钎料的熔点、钎缝微观组织和Cu元素的扩散行为进行了研究.研究结果表明:快冷钎料元素分布均匀,晶粒细小,晶粒形态为胞状,而普通钎料成分有偏析,元素分布不均匀,且晶粒大小不一,晶粒形态多为枝晶;快冷钎料的熔点比普通钎料的熔点低3.0℃,结晶区间缩小1.2℃.在相同的钎焊条件下,快冷钎料Cu元素的扩散能力均比普通钎料的扩散能力强.钎焊温度较低时,普通钎料和快冷钎料的Cu元素的扩散能力差别较大;随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,两者的差别减小.     

无钎焊料与Zr基块状非晶合金的润湿行为

通过座滴法研究了Sn-In、Sn-Bi和Sn-Ag-Cu三种焊料分别与块状非晶合金Zr44Cu40Al8Ag8的润湿行为.结果显示在三种焊料中,Sn-In对块状非晶合金Zr44Cu40Al8Ag8的润湿性最好,而Sn-Bi焊料对块状非晶合金Zr44Cu40Al8Ag8的润湿性最差.利用扫描电镜研究了Sn-In焊料与块状非晶合金Zr44Cu40Al8Ag8的界面特征,其界面处有化合物出现.     

快速凝固Al-Cu钎料钎焊铝Cu对钎缝组织的影响

研究了快速凝固钎料中Cu元素在铝合金基体中的扩散现象和机制.采用快速凝固的方法制备出了Al-Cu合金的薄带,用差热分析法(DTA)测量了钎料熔点.根据熔点利用真空钎焊用Al-Cu钎料焊接纯铝,然后使用扫描电镜和能谱分析仪分析了焊缝的显微组织,对Cu元素的扩散现象进行观察,并分析了Cu的扩散行为.实验结果表明,由于快冷钎料组织均匀,表面能高,因此熔点比普通钎料低,且熔化区间窄.随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,Cu的扩散效果越来越好;在同一温度下钎焊时,快冷钎料中Cu的扩散能力明显强于普通钎料.     

Influence of Temperature on Creep Behavior of Ag Particle Enhancement SnCu Based Composite Solder

The creep properties of solder alloys are an important factor affecting the reliability of soldered joints in surface mount technologies. Particle-enhancement is one way to improve the properties of solder alloys. The temperature of the solder joint is one of the primary factors affecting the solder joint creep prop-erties. Single shear lap creep specimens with a 1 mm2 cross-sectional area were fabricated using Ag parti-cle enhancement 99.3Sn0.7Cu based composite solder and 99.3Sn0.7Cu eutectic solder to examine the in-fluence of temperature on the creep behavior of solder joints. The results show that the solder joint creep resistance of the composite solder joint was generally superior to that of the 99.3Sn0.7Cu solder joint. The creep rupture life of the composite solder joint was reduced by increasing temperatures at a faster rate than that of the 99.3Sn0.7Cu eutectic solder joint.     

无铅钎焊界面反应及其对可靠性的影响

在钎料和衬底之间形成的界面层的质量对于整个焊接所要求的电气性能或机械性能有着至关重要的影响,从界面发生的反应入手,对4种无铅焊料的界面反应和特性进行了讨论.研究了界面层厚度随钎焊时间变化的关系,并对再流过程中峰值温度和液化温度以上保持时间对钎焊点机械性能的影响进行了实际测量.实验结果证明了焊接界面对于可靠性有重要影响.     

Interfacial intermetallic compound growth and shear strength of low-silver SnAgCuBiNi/Cu lead-free solder joints

The growth rule of the interfacial intermetallic compound (IMC) and the degradation of shear strength of Sn-0.8Ag-0.5Cu-2.0Bi-0.05Ni (SACBN)/Cu solder joints were investigated in comparison with Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305)/Cu solder joints aging at 373, 403, and 438 K. The results show that (Cu_1?x,Ni_x)₆Sn₅ phase forms between the SACBN solder and Cu substrate during soldering. The interfacial IMC thickens constantly with the aging time increasing, and the higher the aging temperature, the faster the IMC layer grows. Compared with the SAC305/Cu couple, the SACBN/Cu couple exhibits a lower layer growth coefficient. The activation energies of IMC growth for SACBN/Cu and SAC305/Cu couples are 111.70 and 82.35 kJ/mol, respectively. In general, the shear strength of aged solder joints declines continuously. However, SACBN/Cu solder joints exhibit a better shear strength than SAC305/Cu solder joints.     

BGA封装中含Bi,Ni的无铅焊球剪切强度研究

对Sn/3.5Ag/0.7Cu,Sn/3Ag/3Bi/0.5Cu和Sn/3Ag/3Bi/0.5Cu/0.1Ni三种BGA无铅焊球(0.76 mm)经不同热循环后,在FR-4基板上的剪切强度进行了测量.采用SEM和EDX对样品截面进行观察和元素分析.数据表明,Bi的掺入提高了焊料的润湿性及焊接强度,并减缓了IMC的生长速度;焊料中加入微量Ni可有效减小焊点下金属上Ni镀层的耗穿速度,抑制了焊球经热循环后焊接强度的下降.     

无铅焊接技术对印制电路板可靠性的影响

阐述了无铅焊接中焊料及其工艺特点,并与有铅焊接进行了比较.分别通过SMT再流焊接和手工焊接陈述了无铅焊接技术在军品上的应用,论述了无铅(混合)焊接对PCB可靠性的影响.