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.     

Ni-rGO增强Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE复合钎料钎焊接头显微组织与性能

采用粉末熔化法制备了镍粒子修饰的还原氧化石墨烯(Ni-rGO)增强Sn2. 5Ag0. 7Cu0. 1RE复合钎料,借助于扫描电子显微镜和X射线衍射,研究了Ni-rGO增强Sn2. 5Ag 0. 7Cu 0. 1RE复合钎料钎焊接头的显微组织与性能。研究结果表明:Ni-rGO增强Sn2. 5Ag0. 7Cu0. 1RE复合钎料与Cu基板可实现良好焊接。在钎焊温度270℃、钎焊时间240 s时,复合钎料钎焊接头剪切强度为29. 7 MPa,高于Sn3. 0Ag0. 5Cu钎料钎焊接头。随着钎焊时间的增加,钎焊接头剪切断裂机制呈现由以韧窝为主的韧性断裂向韧窝和解理组成的韧-脆混合断裂转变,断裂途径由钎缝和界面金属间化合物(IMC)层组成的过渡区向界面IMC方向移动。复合钎料钎焊接头钎缝区由β-Sn和共晶组织组成,界面IMC层由Cu6Sn5和新相(Cu,Ni)6Sn5组成。Ni-rGO增强Sn2. 5Ag0. 7Cu0. 1RE复合钎料钎焊接头的IMC厚度、粗糙度增加,界面IMC显微组织由扇贝状转变为锯齿状。     

超声波辅助钎焊铜与石墨的组织及性能

采用四元合金Ag30Cu25Zn4Ti作为活性钎料,在大气中利用超声波辅助钎焊技术对铜和石墨进行了钎焊.通过改变超声波作用时间和方式,研究了不同超声波作用时间下钎料氧化膜破碎的效果,及其与TiC反应层形貌之间的关系.采用扫描电子显微镜对钎焊接头的微观组织进行了观察,最后对钎焊的接头进行了力学性能分析.结果表明:随着超声波作用时间的延长,液态钎料中的氧化膜逐渐减少,最终完全消除;与此同时,TiC反应层的厚度也在逐渐增加,最终趋于稳定.钎焊接头的组织由铜侧到石墨侧依次主要为Cu/Cu-Zn金属间化合物,Ag基固溶体和Cu基固溶体/TiC/石墨,钎焊接头的剪切强度最大值为18 MPa,界面的结合主要是超声波作用下活性元素Ti在石墨侧的偏聚形成TiC反应层而形成的.     

SnAgCu无铅钎料对接接头时效过程中IMC的生长

无铅钎料和铜基板间金属间化合物(Intermetallic Compounds,IMC)的生长对元器件的可靠性有重要影响.使用Sn3.8Ag0.7Cu无铅钎料焊接Cu对接接头,并对对接头进行了125、150和175℃时效试验,时效时间分别为0、24、72、144、256、400 h.采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)和能谱X射线(EDX)观察了Sn3.8Ag0.7Cu/Cu界面IMC的生长及形貌变化,并对Sn3.8Ag0.7Cu/Cu界面扩散常数和生长激活能进行了拟合.此外,研究了时效对钎焊接头抗拉强度的影响,发现在时效条件下接头的抗拉强度呈先上升后下降的变化,且时效会对断裂形式造成影响.     

SiO_2/GaAs界面的AES深度分析

利用 AES 和离子溅射剥离技术,对 SiO_2/GaAs 界面进行了深度分布测量.SiO_2膜是采用 CVD 方法在400℃下淀积在 GaAs 衬底上的.结果表明,在界面区中存在 Ga的氧化物(可能是 Ga_2O_3)和自由元素 As,即这种界面实际上是 SiO_2/Ga 的氧化物十元素As/GaAs 系统.     

NiCrAlY涂层/TC4基体界面反应机理

采用电弧离子镀技术在TC4(Ti6Al4V)合金基体表面沉积制备NiCrAlY涂层.通过扫描电镜与能谱分析、X射线衍射分析及显微硬度测试,研究真空热处理对NiCrAlY涂层组织性能的影响;分析界面反应产物的形成过程;讨论Cr元素在界面反应中的作用机制.研究结果表明:真空热处理后NiCrAlY涂层中有γ'-Ni3Al相析出,提高了涂层的表面硬度;在870℃以下热处理,NiCrAlY涂层/TC4基体界面反应产物的出现顺序依次为:相变影响区→Ni3(Al,Ti)和Ti2Ni化合物层→TiNi化合层;Cr元素在870℃以上开始扩散并参与界面反应,形成TiCr2化合物.     

微量Ga对SAC305锡球真圆度和色差的影响

针对Sn3.0Ag0.5Cu钎料抗氧化性差的问题,通过添加微量Ga元素,形成抗氧化合金来改善钎料的抗氧化性。分析了Ga元素质量分数为0%～0.10%时, Sn3.0Ag0.5Cu锡球(简称SAC305锡球)真圆度和色差的变化。研究结果表明:随着Ga元素质量分数的增加,锡球真圆度先减小后增加,Ga元素质量分数为0.07%时,锡球真圆度最小,为4.5×10~(-3),锡球成形度最好。锡球色差随Ga元素质量分数的增加,先增加后减小, Ga元素质量分数为0.05%时,锡球色差最大,为75.02NBS。基于微量Ga元素对SAC305锡球真圆度和色差的影响,Ga元素质量分数取0.05%～0.07%为宜。     

Ti对Sn-xTi/Al2O3润湿性的影响

针对添加活性元素Ti有利于改善金属/Al₂O₃体系的润湿性、但润湿机制仍不明确问题,研究采用改良座滴法,研究了熔融Sn-(原子分数为0%、2%、5%)Ti合金在973~1 273 K高真空中在Al₂O₃表面的润湿性.研究结果表明:Ti原子分数的增加会显著改善Sn-xTi/Al₂O₃体系的润湿性,润湿性改善的原因在于Ti在界面处的吸附降低了固/液界面自由能,而并非界面析出的反应产物.对此结论,应用吸附的统计热力学模型验证了实验结果,并证明Sn-xTi/Al₂O₃体系的铺展动力学在很大程度上受控于吸附动力学.     

Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu钎焊接头电迁移组织与性能

研究了温度对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu钎焊接头电迁移组织与性能的影响。随着环境温度从100℃升高到140℃,及通电时间从24 h延长到72 h,Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu钎焊接头阴极侧界面间金属化合物(IMC)Cu_6Sn_5逐渐变薄,由"扇贝状"变为"锯齿状"。阳极侧界面间IMC逐渐增厚,由"扇贝状"不断长大并形成凸起的小丘,且在母材接合处出现一层薄薄的Cu3Sn层。界面阳极侧IMC增加的厚度比界面阴极侧IMC减少的厚度大。Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu钎焊接头剪切强度持续降低。随着温度升高,相应的剪切断口由钎缝区的解理与韧窝共存在的混合型断裂,逐渐变为界面阴极侧IMC的以解理为主的脆性断裂。     

锡与钼、镓、铈和钨的绿色析相萃取富集和分离研究

在硫酸铵存在下,乙醇水溶液能够分为醇/水两相,在分相过程中,C2H5OH+2与[Sn(SCN)5~6][(5~6)-4]-生成的[C2H5OH2]1~2[Sn(SCN)5~6]三元缔合物能被乙醇相萃取,使Sn(Ⅳ)与Mo(Ⅵ)、Ga(Ⅲ)、Ce(Ⅲ)和W(Ⅵ)离子分离.该方法在微量锡的分离和富集分析中有一定的实用价值.     

SnBi/Cu焊接接头的剪切性能及界面微观组织分析

通过对断口形貌和界面微观组织的观察分析,研究了3种Sn-Bi/Cu焊接接头的剪切断裂机理.结果表明:3种Sn-Bi/Cu焊接接头均在弹性变形阶段断裂,并且均沿Sn-Bi焊料/Cu基板界面处断裂.孔洞降低了3种Sn-Bi/Cu焊接接头的有效连接面积,从而降低了其剪切强度.根据3种Sn-Bi/Cu焊接接头断口形貌,Sn59.9Bi40Cu 0.1/Cu和Sn57.9Bi40Zn2Cu 0.1/Cu焊接接头剪切断裂机制属于准解理、沿晶脆性断裂和韧窝的混合型断裂,而Sn42Bi58/Cu焊接接头剪切断裂机制属于准解理断裂.微观组织分析显示,3种焊料合金焊接接头界面处的金属间化合物层均为连续的Cu₆Sn₅相.     

Ni-rGO增强Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE复合钎料/Cu钎焊接头电迁移组织与性能

借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和微剪切试验等手段,研究了镀镍还原氧化石墨烯(Ni-rGO)增强Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE复合钎料/Cu钎焊接头电迁移组织与性能。研究结果表明:在恒温120℃、电流密度1×10~4 A/cm~2条件下,随着通电时间的增加,Ni-rGO增强Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE复合钎料/Cu钎焊接头电迁移阳极区金属间化合物(IMC)层Cu_6Sn_5和Cu_3Sn平均厚度增大,阴极区界面IMC层Cu_6Sn_5平均厚度减小、Cu_3Sn平均厚度先增大后减小。Ni-rGO的添加,明显抑制了Ni-rGO增强Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE复合钎料/Cu钎焊接头电迁移阳极区Cu_6Sn_5的生长及阴极区微空洞的生成,提高了钎焊接头剪切强度。通电72 h后,Ni-rGO增强Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE复合钎料/Cu钎焊接头的剪切强度较未添加Ni-rGO的提高了47.8%。复合钎料/Cu钎焊接头电迁移剪切断裂,由阴极钎缝区呈以韧窝为主的韧性断裂,向界面IMC由解理、准解理和少量韧窝组成的混合型断裂转变。     

GaN（0001）表面吸附TiO2的DFT研究

建立了GaN(0001)2×2表面吸附模型,采用基于DFT动力学赝势方法,对TiO2分子的吸附进行了理论计算.研究了TiO2分子在GaN(0001)表面的吸附成键过程、成键方位及表面化学键特性.计算结果表明吸附过程经历了物理吸附、化学吸附与稳定态形成的过程,化学结合能达到7.184～7.423 eV.不同初始位置的TiO2分子吸附后,Ti在fcc或hcp位置,两个O原子分别与表面两个Ga原子成键,Ga—O化学键表现出共价键特征,O—O连线与GaN[11-20]方向平行,与实验观测(100)[001]TiO2//(0001)[11-20]GaN一致.     

MO2(M=Ti,Ge,Sn)晶体中替位V4+自旋哈密顿参量研究

基于离子簇模型,应用斜方畸变八面体中3d1电子的EPR参量微扰公式,研究了MO2(M=Ti,Ce,Sn)晶体(金红石型)中替位V4 的EPR参量,发现由于V4 取代晶体中阳离子而引起的姜泰勒(Jahn-Teller)效应,将导致杂质离子局部结构形成微小压缩八面体.进一步考虑了配体轨道及旋轨耦合作用和杂质离子周围的畸变对自旋哈密顿参量的贡献,结果与实验符合的更好.     

稀土元素负载改性TiO_2紫外光催化降解林丹

采用浸渍法制备不同稀土元素负载的光催化剂M/Ti O2(M=Ce,Gd,Er,Y),并研究其在紫外光(365 nm)下光催化降解林丹的活性以及实验条件对催化活性的影响。研究结果表明:4种稀土元素改性的光催化剂中,经Ce,Gd或Er负载改性的Ti O2光催化剂在适量载量(质量分数≤1.0%)时都提高催化活性,而Y的负载则抑制了Ti O2光催化活性;在Ce载量(质量分数)为0.03%、煅烧温度为500℃、煅烧氛围为空气氛围、反应溶液p H为5、催化剂质量浓度为100 mg/L、林丹质量浓度为2 mg/L时,催化效果最好,80 min林丹降解率达到95%,比P25 Ti O2提高46%。在林丹质量浓度较低(≤1 000μg/L)时,光催化反应表现为一级反应动力学,在较高质量浓度(≥2 000μg/L)时则表现为零级反应动力学。     

承钢高炉炉缸沉积物的形成机理

在热力学分析的基础上,研究了承钢高炉炉缸沉积物的形成机理。结果表明:承钢高炉炉缸沉积物中的高熔点物质主要为TiC及少量的Ti(N,C)、Ti(C,N)。炉渣中的TiO2与焦炭发生直接还原反应生成TiC,随着铁液的形成,渣中的TiC被铁滴吸附,包裹在铁滴周围。TiC包裹着铁液沉降到炉底形成炉缸沉积物;在渣-铁界面和铁水-炉底耐火材料界面,由于浓度梯度和温度梯度的存在析出Ti(N,C)、Ti(C,N),铁水和炉渣团聚在炉缸中形成炉缸沉积物。     

Ce改性Ti基PbO_2电极的制备及电催化氧化4—氯酚的研究

采用电沉积法制备了Ti基PbO2电极(Ti/PbO2)和Ce改性Ti基PbO2电极(Ti/PbO2—Ce).利用扫描电子显微镜(SEM)和循环伏安法对改性前后的电极进行表征,并考察电极的电催化氧化能力.实验结果表明:Ti/PbO2—Ce电极具有比Ti/PbO2电极更小的晶粒尺寸和更高的电催化氧化降解有机物污染物能力.Ti/PbO2—Ce电极电催化氧化降解4—氯酚(4—CP)2 h后,溶液的BOD5/COD值由0.03升高到0.48,有效地提高了4—CP废水的可生化性.     

液态金属和合金对人造金刚石的浸润性研究

本文用显微镜和扫描电镜,研究了金属与合金对小颗粒人造金刚石浸润角的测定方法。研究了非过渡族非碳化物形成元素(Cu、Sn、Pb、Al、Ag)及CuSn合金,对小颗粒人造金刚石的浸润性能。同时研究了在Cu、Cu—Sn合金中加入过渡族碳化物形成元素Ti时,对浸润角的影响,证实了浸润角随含钛量增加而减小的规律。     

Sn-Zn基无铅焊接材料的界面反应和润湿性能

总结了近年来Sn-Zn基与不同成分基板的界面反应的研究现状,概括了界面反映的主要生成物是Cu6Sn5和Cu5(Zn,Sn)两种化合物.同时总结了提高Sn-Zn基无铅焊料润湿性能所作的工作,指出在添加剂中加入金属有机物可能会成为提高焊料润湿性能的一个途径.     

N_2O和CO在Ga/ZSM-5上吸附和反应机理的密度泛函研究

采用3T簇模型来模拟Ga/ZSM-5分子筛的镓离子活性位,用密度泛函理论方法 UB3LYP及UM06-2x在6-31+G*基组水平上,研究N_2O与CO在镓离子交换分子筛Ga/ZSM-5上吸附、催化的反应路径中各驻点的结构和能量学以探讨有关机理.结果表明,当N_2O和CO同时存在于Ga/ZSM-5上时,存在η1-N和η1-C与η1-O模式之间的竞争吸附;若N_2O和CO先后分别吸附在Ga/ZSM-5和Ga O/ZSM-5上则构成催化循环.因循环反应的决速过渡态(N_2O的分解步过渡态)相对于反应的入口通道有太正的Gibbs自由能(+35.5 k J·mol-1),虽然循环总放热为348.1 k J·mol-1,但常温下整个催化循环的TOF仅为23.50 s-1,因此N_2O的催化分解及还原在常温常压下难以发生.计算结果与实验事实一致.