时效处理对Sn57Bi0.5Ag/Cu钎焊接头组织及性能的影响

研究了Sn57Bi0.5Ag/Cu钎焊接头在70℃、100℃时效过程中的显微组织和剪切强度的变化。结果表明:在钎料和Cu基体的界面间存在金属间化合物,随时效时间的延长,界面金属间化合物层的厚度增厚,接头区的组织出现了粗化;脆性的金属间化合物是钎焊接头的薄弱环节,接头剪切强度随时效时间的增加和界面化合物的增厚而下降;在时效时间达1000min以后,容易在金属间化合物层内观察到空洞。     

新型Au-Ag-Ge钎料的性能及焊接界面特征

根据Au-Ag-Ge三元相图,制备2种新型钎料合金Au-19.25Ag-12.80Ge和Au-21.06Ag-13.09Ge(质量分数,%)。利用差热分析仪和Sirion200场发射扫描电镜对钎料的熔化特性及显微组织进行分析,并对其与纯Ni的润湿性加以研究。研究结果表明:Au-19.25Ag-12.80Ge合金的性能较好,其熔化温度范围为446.76～494.40℃,结晶温度区间为47.64℃;焊接温度在510～550℃范围内时,Au-19.25Ag-12.80Ge钎料合金与Ni基体具有良好的铺展性和润湿性,焊接时钎料合金与Ni基体之间形成了一条连续的金属间化合物层,能谱分析表明该金属间化合物层为Ge3Ni5,由于该化合物较脆,过厚的金属间化合物层使焊接接头的剪切强度下降,故应适当控制焊接工艺以获得理想的焊接界面组织。     

Sn-Zn-Cu/Cu界面反应及剪切强度

为探讨Cu的加入对Sn-Zn钎料性能的影响,研究了Sn-Zn-xCu与Cu箔钎焊界面处金属间化合物(IM C)成分、形貌及剪切强度.试验结果表明,含0~1%Cu时,Sn-Zn-xCu钎料与Cu母材钎焊界面处IM C主要为层状Cu5Zn8相;在含2%~6%Cu时,为Cu6Sn5相和Cu5Zn8相共同组成;在含8%Cu时,为Cu6Sn5相.这是由于合金基体中生成的Cu-Zn化合物阻碍了Zn向Cu界面处扩散,进而使得界面处IM C由层状Cu5Zn8逐渐向扇贝状Cu6Sn5转变.另外,随着Sn-Zn钎料中Cu含量的增加,Sn-Zn-xCu/Cu接头剪切强度因界面IM C类型的变化以及钎料合金自身强度的提高而使得钎焊接头剪切强度明显提高.     

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.     

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.     

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。     

Bi元素添加对Sn1.0Ag低银无铅焊料性能的影响

为了降低Sn-Ag系焊料的熔点和成本，在Sn1.0Ag焊料中加入质量分数为x(x=0.5,1.0,2.0,3.0)的Bi元素，对焊料的物相成分、熔点、润湿性、拉伸性能、金属间化合物的形貌和厚度、焊点的剪切性能进行了研究，得出了Bi元素的添加对Sn1.0Ag焊料性能的影响规律.结果表明，Bi元素的加入可以降低焊料的熔点，提高焊料的润湿性和抗拉强度，抑制金属间化合物的过度生长，提高焊点的剪切强度；少量添加Bi元素，焊料的塑性上升，Bi元素添加量增大，断后伸长率反而降低，焊料的塑性下降.     

钎焊接头金属间化合物层形貌对扩散浓度和应力的影响

结合实验结果,建立了芯片封装技术中焊点金属间化合物(IMC)界面模型,采用有限元方法计算了模型中Sn钎料与Cu焊盘形成IMC层时Cu原子的扩散过程以及扩散应力大小与分布.结果表明:IMC层与钎料的界面形貌可显著影响Cu原子扩散浓度及应力行为.凹凸界面形貌会严重阻碍Cu原子的扩散,且靠近界面影响更为显著;扇贝形界面模型比...     

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。     

Ni-GNSs增强Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu钎焊接头电迁移特性研究

针对微焊点服役下的电迁移可靠性检测,设计制造了满足焊点在理想电迁移环境下的试验装置。结果表明：通过热分解法制备Ni-GNSs增强相,得到的Ni-GNSs增强Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu钎焊接头能有效抑制电迁移现象的发生。在电加载条件下,随电流密度升高,Ni-GNSs增强Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu接头阳极区界面金属间化合物(IMC)由起伏扇贝状转变为平坦厚大的板状,并出现了明显Cu₃Sn;阴极区界面IMC由锯齿状转变为薄条状,且有明显空洞裂纹。钎焊接头断裂位置从阴极界面IMC/钎缝的过渡区向阴极界面IMC迁移,断裂方式由韧性断裂向脆性断裂转变,剪切强度明显下降。     

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.     

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.     

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.     

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.     

62Sn-36Pb-2Ag焊点组织及热疲劳裂纹的萌生与扩展

研究了表面封装电路中 ６２Ｓｎ－３６Ｐｈ－２Ａｇ焊点的微观组成及－５５～１２５℃热疲劳过程中裂纹的萌生与扩展情况，初步探讨了微观组织变化与焊点热疲劳失效的关系。结果表明：焊点组成主要为先共晶β－Ｓｎ， α－Ｐｂ＋β－Ｓｎ共晶，ＡｕＳｎ４及Ａｇ３Ｓｎ金属间化合物。热疲劳过程中，焊点显微组织发生不均匀粗化，疲劳裂纹萌生于不均匀粗化区的 ＡｕＳｎ４金属间化合物与基体组织的界面或 α－Ｐｂ与 β－Ｓｎ的相界，并沿富Ｓｎ的β相晶界扩展。     

Ag对Sn-57Bi无铅钎料组织和性能的影响

研究了在Sn-57Bi近共晶合金的基础上加入少量的Ag后对Sn-57Bi钎焊料铸态组织、抗拉强度和Sn-57Bi／Cu焊接性能的影响。试验结果表明，ωAg=0．1％～1．0％可使合金的共晶组织变细，β-Sn枝晶相的尺寸变小，提高其抗拉强度；使Sn-57Bi／Cu接头的剪切强度有所提高。     

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-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.     

SnAgNi钎料钎焊Ni镀层SiCp/Al复合材料的接头微观结构及剪切性能

采用Sn-2·5Ag-2·0Ni焊料钎焊了具有Ni(P)/Ni(B)和Ni(P)/Ni两种双镀层结构的SiCp/Al复合材料.结果表明,SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)和SnAgNi/Ni/Ni(P)两种接头均生成唯一的金属间化合物Ni3Sn4.SnAgNi焊料与Ni(B)镀层之间的快速反应速度使Ni3Sn4金属间化合物具有高的生长速度.时效初期的SnAgNi/Ni/Ni(P)接头的剪切强度高于SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)接头,但在250h时效后其剪切强度剧烈下降,低于SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)接头.金属间化合物的生长及裂纹的形成是SnAgNi/Ni/Ni(P)接头失效的主要原因,而SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)接头失效的主要原因是Ni(P)镀层中Ni原子的定向扩散使SiCp/Al复合材料与Ni(P)处产生孔洞.