Sn-Zn基低温无铅钎料合金的表面性质研究

基于Butler方程和STCBE (surface tension calculation based on butler’s equation) 程序计算了与SnZnM三元无铅钎料合金相关的二元及三元合金表面张力，计算值与文献中的实验值在误差范围内有好的一致性.有关三元合金体系表面张力的可靠预测值将为SnZn基低温无铅钎料的设计提供依据.用 XPS实验方法测定了Sn9Zn，Sn9Zn1Bi，Sn9Zn1La及Sn7Zn8Bi1La合金表面的组分,研究表明Bi和La在相关合金中是表面富集元素.     

电子组装无铅钎料用助焊剂的研究现状及趋势

概述了世界电子产品的无铅化趋势及相关立法,比较了世界各国及地区的助焊剂专利文献,分析了助焊剂的研究进展状况,着重论述了微电子组装中无铅钎料专用助焊剂的特点和要求,并提出了开发和研究无铅钎料专用环保型助焊剂需要解决的一些关键问题.最后,归纳了微电子组装无铅钎料专用助焊剂的发展方向和趋势.     

Sn-Zn钎料Cu接头的界面反应及力学性能

研究了时效对Sn-Zn-Bi-Nd/Cu接头的界面反应和力学性能的影响.实验结果表明:经过150 ℃下400 h时效,反应扩散层中不仅原有的Cu5Zn8反应层厚度增加,在近Cu一侧还形成了Cu6Sn5反应层.此外,实验发现在Cu5Zn8反应层中易形成微裂纹,且裂纹长度随着时效时间的延长而增加.此时Sn-Zn钎料接头的剪切强度低于Sn-Pb钎料接头的剪切强度,断裂形式为贯穿CusZns反应层的解理断裂.在80℃时效后,Sn-Zn钎料接头的剪切断口位于钎料区,断裂形式为延性断裂,当时效时间达到1000 h,接头的剪切强度与Sn-Pb钎料接头的剪切强度相当.     

机械合金化无铅钎料Sn-9Zn研究

利用 X射线衍射仪、差示扫描量热计 ( DSC)、扫描电镜 ( SEM)对 Sn-9Zn粉末的机械合金化进程进行了研究 .结果表明 :机械合金化和热铸法一样是一种制备钎料合金的方法 ;金属粉末的最终颗粒尺寸可以通过合适的工艺参数来控制 ;粉末尺寸可减小到 5～ 2 0μm ;1 %松香 (助磨剂 )的加入使 MA进程的加速作用最为显著 ,但松香也可能对金属粉末起污染作用 .     

铁基金属玻璃涂层在无铅钎料中的耐腐蚀性及机理

选用Fe基非晶合金粉末(含有Cr、Mo、Ni、P、B、Si),采用等离子喷涂方法在Q235基体上制备了金属玻璃涂层.在自行设计的腐蚀实验装置中将Q235钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢和覆有Fe基金属玻璃涂层的Q235钢浸入450,℃的高温液态无铅钎料Sn-3.5,Ag-0.5,Cu中进行腐蚀,利用扫描电子显微镜微观分析了腐蚀后的微观形貌及腐蚀产物.研究结果表明:相同实验条件下,Q235钢和1Cr18Ni9Ti不锈钢表面均腐蚀严重,断面微观组织分为钎料层、腐蚀层和基体层.其中Q235钢的腐蚀剧烈,腐蚀层成分为FeSn2;1Cr18Ni9Ti不锈钢腐蚀较严重,腐蚀层成分为(Fe,Cr)Sn2.Q235基体表面的Fe基金属玻璃涂层腐蚀前后断面微观形貌变化不大,没有出现明显的腐蚀分层,表现出了非常好的耐高温无铅钎料腐蚀的能力.     

Cu含量对Sn基无铅钎料组织、界面反应影响

研究了Cu含量对Sn-xCu(x=0.7%,2%)、Sn-9Zn-xCu(x-0.2%,10%)两种无铅钎料的基体组织以及与Cu基板短时间钎焊时界面金属间化舍物(IMC)生长行为的影响.结果表明,当Sn-Cu钎料中Cu的含量为2%时,基体中IMC租化为块状的Cu6Sn5相;对于Sn-9Zn-xCu钎料合金,2%Cu元素的加入使得Sn-9Zn基体中长针状的富Zn相转化为Cu5Zn8相以及细小的富Zn相,而当Cu含量达到10%时,钎料基体中的IMC为CuZn相与Cu6Sn5相.在260℃短时间钎焊下,Cu含量的增加加速了Sn-xCu/Cu界面IMC的粗化和生长;而对于Sn-9Zn-xCu/Cu,Cu含量的增加却明显降低了界面IMC的生长速率.同时分析、讨论了界面IMC随钎焊时间变化的生长行为.     

微连接用无铅钎料及稀土在钎料中的应用现状

综述了微连接用无铅钎料的应用研究现状，指出SnAgCu系合金因良好的综合性能将成为最有潜力的锡铅钎料替代品。基于对稀土在钎料中应用研究成果的分析，认为添加微量稀土有望成为改善SnAgCu系无铅钎料蠕变性能的重要途径。充分利用我国丰富的稀土资源开发低Ag的SnAgCuRE系钎料，应当成为中国今后无铅钎料研究开发的重点。     

Sn-8Zn-3Bi-P无铅钎料微观组织及性能

研究了Sn-8Zn-3B i-xP钎料的抗氧化性、熔点、组织及力学性能.热重分析表明:P元素的加入显著降低了钎料熔体表面的氧化量;采用俄歇能谱分析氧化层的成分和厚度,发现含P的钎料表面形成的ZnO层厚度明显降低,约为80 nm;对合金进行差热分析发现少量P的加入并不改变钎料的熔点和熔程;P的加入对钎料合金的强度几乎没有影响,但却降低了合金的塑性,这是因为含P合金中有粗大的富Zn相形成,断口分析显示在Zn相与Sn相晶界上容易出现裂纹,从而导致钎料的塑性下降.     

时效处理对Sn-Ag-Cu-Bi无铅钎料显微组织和力学性能的影响

主要研究了时效处理对Sn-3Ag-0.5Cu、Sn-3Ag-0.5Cu-1Bi、Sn-3Ag-0.5Cu-3Bi无铅钎料显微组织和力学性能的影响,并根据试验结果讨论了Bi元素的作用.试验结果表明Bi的加入提高了钎料的抗拉强度,但降低了其延伸率.通过在不同温度下时效处理,在含Bi的钎料中,Bi在Sn基体中析出,而含Bi的钎料表现出相对稳定的力学性能.这可归因于Bi的固溶强化与弥散强化作用的转化.     

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.     

锌基钎料性能及钎焊工艺研究

主要研究了两种锌基纤料的性能和钎焊性能,自制了两种锌基钎料Ｚｎ－５Ａｌ和Ｚｎ－７Ａｌ－４Ｃｕ。首先测试了两种合金的强度,塑性和冲击韧性,然后测试了它们的润湿性、钎焊强度等,对钎料合金的组织也进行了观察分析。     

机械合金化无铅钎料Sn-5Sb研究

利用X射线衍射仪、差示扫描量热计(DSC)、扫描电镜(SEM)研究了Sn—5Sb粉末的机械合金化进程，结果表明：Sb在Sn中的固溶度包括原子的置换固溶和晶界(晶体缺陷)溶解，机械合金化作为一种非平衡态制备技术可以用来制备过饱和固溶体和金属间化合物，它是制备无铅钎料合金的一种新方法；金属粉体的最终颗粒尺寸可以选择合适的工艺参数来控制；粉末尺寸可减小到3～10μm；2％松香(助磨剂)的加入使MA进程加速。     

非晶态合金钎料的制备

用单辊急冷法在大气及真空状态下制备了非晶态合金钎料条带，Ｘ射线分析表明其为完全非晶态．从条带的面分析，表明其元素分布均匀．在反复试验的基础上，确定了冷辊转速、喷嘴口尺寸、喷带的间隙和喷射压力等喷制非晶态条带的关键工艺参数．     

Sn-8Zn-3Bi无铅钎料的抗氧化性

为了提高Sn-8Zn-3Bi合金钎料的抗氧化性,在Sn-8Zn-3Bi合金基础上,通过加入少量的其他合金元素(A1,P)以提高钎料的抗氧化性.少量A1的加入降低了Sn-8Zn-3Bi钎料的氧化量,而加入P的Sn-8Zn-3Bi钎料在加热过程中不仅没有质量增加,反而出现减重现象.通过扫描电镜和X射线衍射等分析手段研究样品的表面微观结构和显微组织,探讨了A1,P的抗氧化机理.分析结果表明:A1通过在合金表面形成一层致密的氧化膜,阻止钎料直接接触周围空气,从而达到了降低氧化速率的目的;P通过自身不断被氧化而消耗钎料表面的O原子,从而保护元素Sn和Zn不被氧化.     

时效处理对Sn—Ag—Cu—Bi无铅钎料显微组织和力学性能的影响

主要研究了时效处理对Sn-3Ag-0．5Cu、Sn-3Ag-0．5Cu-1Bi、Sn-3Ag-0．5Cu-3Bi无铅钎料显微组织和力学性能的影响，并根据试验结果讨论了Bi元素的作用。试验结果表明：Bi的加入提高了钎料的抗拉强度，但降低了其延伸率。通过在不同温度下时效处理，在含Bi的钎料中，Bi在Sn基体中析出，而含Bi的钎料表现出相对稳定的力学性能。这可归因于Bi的固溶强化与弥散强化作用的转化。     

新型非晶态钎料的应用研究

论述了快速冷却非晶态钎料的研究、开发和工程实际应用,并结合工作实际,重点阐述了新型非晶态镍基钎料的钎焊接头MBC值的提高和锡基软钎料的钎焊工艺性能。指出非晶态钎料的研究和开发为我国丰富的有色金属资源的深加工提供了一个重要的锲机。     

Au-Ag-Si系钎料合金与Ni的润湿性

通过分析相图,采用中频感应真空熔炼制成液相点温度在450～500℃之间Au-10．22Ag-3．25Si, Au-14．02Ag-3．28Si和Au-18．47Ag-3．27Si 3种不同成分的Au-Ag-Si系钎料合金。分别在其液相点以上20,40和60℃及流动氢气保护下进行钎料在Ni板上的铺展试验,通过分析铺展面积及润湿角,研究其与Ni的润湿性;采用背散射电子相观察钎料与Ni润湿后的界面组织。研究结果表明:Au-Ag-Si系钎料合金与Ni润湿性良好,随着钎焊温度的增加,铺展面积增加,浸润角减小;钎料合金与Ni润湿后,出现润湿环现象;润湿环主要由Au元素组成;钎料与Ni润湿后,在界面处形成Ni3Si金属间化合物,Ni3Si的形成在一定程度上可提高钎料焊接强度。     

机械合金化无铅纤料Sn—9Zn研究

利用X射线衍射仪、差示扫描量热计（DSC）、扫描电镜（SEM）对Sn-9Zn粉末的机械合金化进程进行了研究。结果表明：机械合金化和热铸法一样是一种制备钎料合金的方法；金属粉末的最终颗粒尺寸可以通过合适的工艺参数来控制；粉末尺寸可减小到5-20μm；1%松香（助磨剂）的加入使MA进程的加速作用最为显著，但松香也可能对金属粉末起污染作用。     

非晶态合金钎料真空钎焊接头组织研究

研究了铜的添加对Ｎｉ－Ｃｒ－Ｂ－Ｓｉ系非晶态箔状合金钎料真空钎焊１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ母材的钎缝的组织特征和临界钎焊间隙（ＣＢＣ）值的影响规律,并与相同成分的晶态粉状钎料进行了对比．结果表明：在钎焊工艺规范确定的情况下,随着钎料中铜的质量分数的增大,钎缝中固溶体含量增加,脆性相厚度减小,钎焊接头的ＣＢＣ值增大;非晶态钎料钎焊接头中的元素和组织分布比较均匀,其ＣＢＣ值较晶态的大．     

低熔点铝基钎料的性能

采用真空感应熔炼炉制备低熔点Al-Si-Cu-Zn-Sn多元合金钎料,以Cu为主要降低钎料熔点的元素,Zn和Sn作为既降低钎料的熔化温度,又提高钎料的润湿性和流动性的元素.通过对钎料的性能测试表明:该钎料液相线温度为528.8℃,可在560℃钎焊6063铝合金,钎焊接头剪切强度达到母材抗拉强度的80%,并且该钎料具有良好的润湿性和流动性,可以用于锻铝及部分硬铝合金的钎焊.