界面反应及界面张力对Sn-Zn-Bi焊料润湿性的影响

通过合金化的方式得到了Sn-Zn-Bi三元及Sn-Zn-Bi-Nd四元无铅焊料,采用润湿平衡法测量了其润湿力和润湿时间,并对润湿后的焊料/Cu界面组织进行了分析.结果表明:Bi元素不参与焊料/Cu界面的扩散反应,但能够通过吸附作用降低界面张力,从而提高焊料在Cu基底上的润湿力;Zn元素优先向焊料/Cu界面进行扩散形成Cu5Zn8金属间化合物,且扩散层随焊料中Zn含量的提高而增长,此时固-液界面张力方向发生改变,润湿力提高,但润湿时间延长;Nd元素的作用类似于Bi,既能提高焊料的润湿力,也能够缩短润湿时间,是一种改善Sn-Zn基焊料润湿性的有效元素.     

Cu,Ni对Sn-Zn-Al无铅焊料组织和性能的影响

为了提高Sn-Zn系无铅焊料的性能,通过微合金化的方法得到了Sn-Zn-Al-Cu,Sn-Zn-Al-Ni四元无铅焊料.首先采用润湿平衡法对合金在铜片上的润湿力和润湿时间进行了测试.然后采用比色分析的方法直观比较了焊料的抗氧化性,最后测试了焊料的力学性能并对其微观组织进行了分析.结果表明:Cu和Ni的加入使得Sn-Zn-Al合金的润湿性有所提高,同时对抗氧化性-无明显影响;微量Cu,Ni的加入使得组织中的粗大针状富Zn相细化和减少,并出现了新的含铜和含镍增强相,在强度提高的同时,塑性略有降低.     

掺杂Sb对Sn-Ag-Cu焊料性能的影响

在Sn-3．0Ag-0．5Cu系焊料中分别掺杂不同比例的Sb（锑），制备了无铅焊料合金．用DSC差示扫描量热仪测试熔点，用扫描电子显微镜对其显微组织进行分析，并对其导电性，润湿性等进行测试．实验结果表明，一定比例掺杂的Sn-Ag-Cu-Sb焊料，比未掺杂时，熔点下降不明显，但其显微组织结构更细化，导电性、润湿性有明显提高．     

无铅焊料合金的组织结构与性能

无铅焊料成为电子组装行业的主要焊接材料。在无铅焊料的发展过程中,各种各样的无铅焊料不断涌现,对于无铅焊料合金的组织结构特点和性能的了解就显的十分重要。本文就对几种主要的无铅焊料合金的组织结构和性能进行分析介绍。     

无铅焊料Sn-9Zn-xLa的制备及性能

采用粉末冶金技术成功制备了La含量为x(其中x=0.1%～0.5%)的无铅焊料Sn-9Zn-xLa,应用DTA,SEM,XRD等技术分析了焊料的熔点,形貌,微结构,成分,焊料与Cu基板的粘附性等性能,并获得这些性能随La添加量而变化的规律.研究表明:添加微量稀土元素La能较大程度的改善无铅焊料润湿等方面的性能,Sn-9Zn-xLa有望替代传统PbSn合金,成为微电子器件封装焊接材料.     

低银Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料合金的润湿特性

采用润湿平衡法,研究了水洗钎剂条件下Sn2.5Ag0.7CuxRE无铅钎料合金在1206片式元器件和Cu焊盘上的润湿特性.结果表明,添加0.1%(质量分数)稀土的Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金在1206表面贴装元器件和Cu焊盘上有最大的润湿力和铺展面积及最小的润湿角,润湿性最好,其润湿力优于商用的Sn3.8Ag0.7Cu钎料合金,满足微电子连接用钎料对润湿性能的要求.     

磁化水对燃煤PM2.5润湿性的影响

为了研究磁化水对燃煤PM_2.5润湿性的改善效果,测定了不同磁感应强度和磁化时间下4种水溶液的表面张力及其对4种典型燃煤PM_2.5的接触角大小,计算了燃煤PM_2.5的临界表面张力,并进行了水磁化后细颗粒物的水汽凝结长大实验.结果表明:在实验条件范围内,磁化作用能够降低水的表面张力及其对细颗粒物的接触角,并与磁感应强度成多极值增减变化关系,与磁化时间成负相关;在磁感应强度700 mT、磁化时间60 min时,磁化水对颗粒润湿性改善效果最佳;燃煤PM_2.5典型成分Al₂O₃、CaSO₄、SiO₂和Fe₂O₃的临界表面张力范围分别为52.7～56.3、48.6～55.7、42.2～48.9和50.1～54.2 mN/m;磁化水可有效提高燃煤PM_2.5在低过饱和水汽环境中的核化长大效果.     

钢铁表面Cu—Sn—P／Ni—Sn—P合金复合镀层的结构和性能

钢铁表面浸镀Cu-Sn-P合金，得到金黄色仿金镀层．在金黄色镀层上化学镀法Ni—Sn—P合金，形成Cu-Sn-P／Ni-Sn-P合金复合镀层，确定了镀液的最佳组成和工艺，用盐水浸泡测定复合镀层的防腐蚀性，用SEM，XPS和AES谱分析镀层的表面形貌、组成、结构和性能．结果表明，合金复合镀层使钢铁耐腐蚀性得以改善，Cu—Sn—P镀层可表示为Cu—Sn—P／CuxOy／SnxOy；Ni—Sn—P镀层可表示为Ni—Sn—P／NixOy／SnxOy，各元素的相对原子百分浓度分别为Ni52．2％，O6．9％，Sn18．7％，P12．9％，Fe9．3％．     

焊料层空洞对IGBT模块温度分布的影响

作为如今新能源发电、电动汽车和智能电网的重要单元,IGBT模块得到越来越广泛的应用,其安全可靠性也受到更多的关注。当前功率绝缘栅双极型晶体管 (IGBT) 器件封装形式主要有焊接式和压接式两种,而其中焊接式发展较成熟,应用较广泛。作为构成IGBT模块的关键单元和实现IGBT模块功能的关键部分,焊料层的可靠性更加显得尤为重要。焊料层的失效形式主要有：空洞扩大、各材料的热膨胀系数不匹配导致的热疲劳,其中焊料层空洞是由于焊接工艺局限性而难以避免的。本文应用多物理场有限元仿真软件COMSOL,建立IGBT模块的三维模型,研究焊料层空洞不同位置、不同大小对IGBT模块芯片最高温度的影响,并研究新型材料Sn-Ag-Cu-0.5Sb较传统焊料层材料Sn-Ag-Cu的优势,仿真结果表明同工况下,焊料为Sn-Ag-Cu-0.5Sb时,芯片温度都比焊料为Sn-Ag-Cu时低一些,显示出较好的焊料性能。     

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.     

Sn-60%Bi合金熔体粘滞性研究

通过对Sn-60％Bi合金熔体的粘度的系统测量和分析．研究了Sn-60％Bi合金熔体的粘度随温度变化的规律和熔体结构的变化。结果表明,Sn-60％Bi合金熔体的粘度随温度的变化呈明显的不连续性,根据粘度的变化可以将熔体状态分为高温区、中温区和低温区,各温区间存在粘度突变温度点。在低温区和高温区之间可能存在着熔体结构的变化。     

Effects of nano-sized Ag reinforcing particulates on the microstructure of Sn-0.7Cu solder joints

Composite solders were prepared by mechanically dispersing different volumes of nano-sized Ag particles into the Sn-0.7Cu eutectic solder. The effects of Ag particle addition on the microstructure of Sn-0.7Cu solder joints were investigated. Besides, the effects of isothermal aging on the microstructural evolution in the interfacial intermetallic compound (IMC) layer of the Sn-0.7Cu solder and the composite solder reinforced with 1vol% Ag particles were analyzed, respectively. Experimental results indicate that the growth rate of the interfacial IMC layer in the Ag particles reinforced composite solder joint is much lower than that in the Sn-0.7Cu solder joint during isothermal aging. The Ag particles reinforced composite solder joint exhibits much lower layer-growth coefficient for the growth of the IMC layer than the corresponding solder joint.     

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.     

Optimization of mechanical properties of Sn-3.8Ag-0.7Cu alloys by the additions of Bi,In and Ti

Bi, In and Ti were added to Sn-3.8Ag-0.7Cu (SAC387) solder alloy to optimize the mechanical performance. The alloying effects of Bi, In and Ti on the microstructure, thermal and mechanical properties of SAC387 based solder alloys were investigated. The results demonstrate that adding 3.5 ?wt % of Bi could refine the microstructure, optimize the thermal properties, and improve the tensile strength. Meanwhile, the ductility of the solder alloys reduced evidently. Adding 2.8 ?wt % of In into SAC387–3.5 ?wt %Bi alloy could increase both the strength and ductility, which is attributed to the beneficial effect of In addition, as adding In could improve the solubility of Bi in the β-Sn matrix. Meanwhile, the melting point was reduced, and the wettability improved with the addition of In. Introducing amounts of Ti into SAC387–3.5 ?wt % Bi-2.8 ?wt % In alloy could further increase the strength. However, the ductility was significantly reduced when 0.8 ?wt % of Ti was added due to the formation of the coarse Ti₂Sn₃ phase. The undercooling was remarkably reduced with the addition of Ti. The nanoindentation tests demonstrate that the hardness increased mainly due to the hardening effect of the Bi addition. Among all the samples prepared, alloy SAC387–3.5 ?wt % Bi exhibited the highest creep resistance at the ambient temperature. Further adding In and Ti into SAC387–3.5 ?wt % Bi alloys reduced the creep resistance of the solder alloys. The mechanism associated with the different mechanical responses is also discussed in this study.     

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。     

钨合金力学性能的温度响应

研究90WNiFe(90钨合金)在25～900 ℃的力学性能及断口形貌,得到了温度对90钨合金微观组织和力学性能的影响规律.研究结果表明,随着温度的升高钨合金抗拉强度逐渐下降,断口形貌由钨颗粒解理断裂和粘结相的韧性撕裂为主逐渐向钨颗粒与粘结相界面分离为主转变,钨合金的抗拉强度主要受断口断裂模式的影响;延伸率随温度的升高出现先上升后下降的变化规律,在350 ℃出现峰值,延伸率的变化是合金断口断裂模式的变化和粘结相与钨颗粒塑性变形共同作用的结果.     

电脉冲处理对Sn-15%Pb合金凝固组织中枝晶形态的影响

研究了电脉冲处理对Sn-15%Pb合金凝固组织的影响.通过对Sn-15%Pb合金熔体施加电脉冲处理,其凝固组织发生了由原始的树枝晶向球状组织的转化,同时晶粒发生明显细化.分析认为,由于电脉冲处理作用,合金熔体结构发生了改变,使熔体中Pb的活度提高,进而引起溶质平衡分配系数的变化,导致凝固前沿的溶质富集减轻,溶质分布情况发生改变,促使树枝晶向球状组织转化,并且使凝固组织发生细化.     

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.     

SnAgCu焊料的粘塑性及空洞损伤行为分析

开发新的基于数字散斑相关方法(DSCM)的摄像机控制拉伸实验方法,在温度25-150°C和应变率10-5-10-3s-1范围内进行一系列的恒应变率拉伸实验,得到真应力-真应变关系和空洞演化规律.以此研究95.5Sn4.0Ag0.5Cu无铅焊料在不同加载条件下的粘塑性-损伤行为,揭示空洞成核和生长变形机理的存在和影响,为材料参数的获得和粘塑性-损伤本构模型的建立奠定实验基础.