电镀参数对电沉积Sn-Ag-Cu合金镀层的影响

采用自主研发的甲磺酸锡银铜电镀液在黄铜基体上制备了Sn-Ag-Cu合金镀层。通过扫描电子显微镜(SEM)及其自带的能谱仪(EDS)分析了电镀工艺参数对Sn-Ag-Cu合金镀层的成分、表面形貌以及镀层厚度产生的影响。结果表明,当电流密度为4 A/dm^(2)、温度为25℃及pH为5.5时,可获得结晶较细且致密,表面平整光亮且厚度均匀的Sn-Ag-Cu合金镀层。

半导体激光软钎焊Sn-Ag-Cu焊点微观组织

采用90 W半导体激光焊接系统对Sn-Ag-Cu无铅钎料在纯铜基板上进行钎焊试验。针对在不同激光输出功率下形成的微焊点形貌,分析Sn-Ag-Cu钎料在纯铜基板上的润湿、铺展规律和微焊点的微观组织特征。通过分析比较在激光软钎焊和红外再流焊2种再流焊加热方式的Sn-Ag-Cu钎料微焊点的微观组织,发现:当采用半导体激光软钎焊时存在最佳输出功率,在此功率下得到的微焊点组织均匀,晶粒细小,没有产生空洞缺陷,力学性能最佳。

Sn-Cu、Sn-Ag-Cu系无铅钎料的钎焊特性研究

制备了Sn-0.7Cu、Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料,用润湿平衡法测量了钎料对铜的润湿曲线,研究了温度、钎剂活性、钎焊时间对润湿行为的影响,并与Sn-37Pb钎料进行了比较。结果表明:升高温度能显著改善无铅钎料对铜的钎焊性。当温度<270℃时,Sn-0.7Cu的钎焊性明显低于Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料;而当温度≥270℃时,两种钎料对铜都会显示较好的润湿性,而Sn-0.7Cu略优于Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料。提高钎剂活性能显著增强钎料对铜的润湿性,其卤素离子的最佳质量分数均为0.4%左右。随着浸渍时间的延长,熔融钎料与铜的界面间产生失润现象。无铅钎料的熔点和表面张力较高,是钎焊性较差的根本原因。

Sn-Ag-Cu-Bi钎料合金设计与组织性能分析

借助于Thermo-Calc热力学计算软件,设计了Sn-Ag-Cu-Bi无铅钎料合金,并与国际上推荐的Sn-Ag-Cu钎料进行了对比试验;研究了Bi元素对钎料组织变化及对拉伸性能、铺展性能和熔化特性的影响。结果表明,Bi元素以单质和固熔形式存在于Sn-Ag-Cu合金中,Bi元素的添加使基体组织有所细化,抗拉强度明显提高;Bi元素能改善Sn-Ag-Cu无铅钎料对铜的润湿铺展性能,可有效降低合金熔点;用DSC(differential scanningcalorimeter)测试钎料的熔化温度为212℃,熔点比Sn-Ag-Cu降低了近6℃,与热力学计算结果(212.78℃)相近。试验测试与热力学计算的比较相符,说明了热力学计算在无铅钎料合金设计中应用的可行性。

新型无铅焊料合金Sn-Ag-Cu-In-Bi的研究

目前广泛用于电子工业界的Sn-Pb焊料合金由于Pb的毒性而将被限制使用,无铅焊料合金的研制成为研究的热点。笔者以Sn-Ag-Cu合金为母合金,同时添加In和Bi元素,得到了性能更好的无铅焊料合金,进行了一系列的性能测试,包括熔点、硬度、剪切强度以及可焊性。并且确定了综合性能较好的焊料的成分范围。

主盐浓度和工艺条件对Sn-Ag-Cu合金镀层组成和形貌的影响

在弱酸性镀液中电沉积得到无铅Sn-Ag-Cu可焊性合金镀层。采用X射线荧光光谱仪(XRF)和扫描电子显微镜(SEM)研究了镀液中主盐浓度和电镀工艺条件对镀层的组成和形貌的影响。研究表明,Sn-Ag-Cu合金的电沉积是正则共沉积。镀液中Sn2+和Ag+浓度改变对镀层晶粒大小影响较大,Cu2+浓度的改变对镀层的平整度影响较大。电流密度增加、pH值下降、温度降低,都能使镀层结晶细致。

Sn-Ag-Cu系无铅焊料性能研究进展

Sn-Ag-Cu是全球公认的最具潜力替代Sn-Pb钎料的无铅焊料。本文介绍了Sn-Ag-Cu系无铅焊料在熔化温度、润湿性、抗氧化性和焊接可靠性方面的主要性能以及最近的研究重点,最后对Sn-Ag-Cu系无铅焊料的发展趋势进行了展望。

纳米压痕法测量Sn-Ag-Cu无铅钎料BGA焊点的力学性能参数

对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅体钎料和Sn-4.0Ag-0.5Cu无铅钎料BGA(ball grid array)焊点进行了Berkovich 纳米压痕法实验,通过改变不同的加载速率研究了钎料的蠕变特征.钎料压痕载荷-位移曲线蠕变部分表现出了明显的加载速率相关性.基于Oliver-Pharrr法确定的体钎料和BGA焊点的Young’s模量分别为9.3和20 GPa.基于压痕做功概念确定的体钎料和BGA焊点的应变速率敏感指数分别为0.1111和0.0574.钎料的力学性能有着明显的尺寸效应.

高银系Sn-Ag-Cu/Cu界面金属间化合物生长行为

【目的】为研究高银系(Ag质量分数大于3.0%)Sn-Ag-Cu在固相时效过程中的界面反应和生长动力学。【方法】高温条件下不同银含量对界面结构和界面生长的影响,为了确定焊点的长期可靠性,在150℃下进行了0 h,100 h,300 h,500 h的热加速老化试验。用SEM与EDS进行了IMC表面形貌、厚度和元素组成。【结果】研究结果表明,随着银含量的增加,Cu_(6)Sn_(5)的生长受到不同程度抑制。在等温时效过程中,金属间化合物(IMC,Cu_(6)Sn_(5)+Cu_(3)Sn)的生长动力学是一个扩散控制过程,Cu_(6)Sn_(5)逐渐生长为Cu_(3)Sn;在后期的老化阶段,扇贝状的形状消失,表明生长机制发生了变化,变化为向垂直于界面方向的稳定生长;通过有限元技术,得出在服役过程中,热应力主要集中于Cu_(3)Sn与Cu基板交界处;随着时效时间的增加,焊点等效蠕变应变上升,可靠性逐渐降低;利用阿仑尼乌斯公式计算了金属间化合物IMC(Cu_(6)Sn_(5)+Cu_(3)Sn)在界面Sn-3.0Ag-0.7Cu/Cu,Sn-3.4Ag-0.7Cu/Cu,Sn-3.8Ag-0.7Cu/Cu的表观活化能分别为67.13 kJ/mol,70.50 kJ/mol,69.54 kJ/mol。【结论】根据试验与数值模拟计算相结合的研究手段,得到Sn-3.4Ag-0.7Cu款无铅焊料在高温服役过程中比其他焊料更能满足电子元件的要求。

三种典型Sn-Ag-Cu无铅钎料的组织和性能研究

对比研究了三种典型标称成分的Sn-Ag-Cu钎料(即日本JEIDA推荐的Sn-3.0Ag-0.5Cu、欧盟IDEALS推荐的Sn-3.8Ag-0.7Cu和美国NEMI推荐的Sn-3.9Ag-0.6Cu)的显微组织特征、熔化特性、润湿性以及钎焊接头微焊点的力学性能等。结果表明,三种钎料的组织和性能非常接近。然而从性价比等方面综合考虑,Sn-3.0Ag-0.5Cu为三种钎料中最具优势的替代传统Sn-Pb钎料(共晶和近共晶钎料)的无铅合金。

表面组装用Sn-Ag-Cu无铅焊锡粉末的制备

利用自行设计的超音速雾化制粉装置,研究了导液管突出高度对Sn3Ag2.8Cu无铅焊锡粉末有效雾化率和粒度分布的影响,并在此基础上研究了合金过热度对其有效雾化率及粉末特性的影响。结果表明:随着导液管突出高度的减小,有效雾化率并不是呈单调变化趋势,而是在突出高度1mm和5mm处分别出现峰值,导液管突出高度为4mm,雾化粉末具有较高的有效雾化率和最佳的粒度分布,而且导液管的突出高度决定着雾化过程是否能够顺利进行;当导液管突出高度为4mm时,随着合金过热度的升高,粉末粒度分布明显改善,但氧含量升高,当过热度为150℃时,Sn3Ag2.8Cu雾化粉末具有最佳的综合性能。

Sn-Ag-Cu无铅钎料粉末与合金的组织及钎焊性能对比

利用自行设计的超音速雾化制粉装置制备了Sn-3Ag-2.8Cu无铅焊锡粉末,并将不同介质雾化的粉末组织和普通合金组织进行对比,同时选择一种综合性能良好的粉末,将其钎焊性能和普通合金进行对比。结果表明,氮气雾化粉末比空气雾化粉末具有更高的凝固速度;雾化粉末组织更细小,主要由基体上弥散分布的多边形Cu6Sn5IMC和粒状Ag3SnIMC组成;粉末比普通合金与铜基板形成的IMC更不规则,且扩散层与基板的界面更模糊;雾化粉末的蠕变断裂寿命显著高于普通合金。因此,Sn-3Ag-2.8Cu无铅焊锡粉末性能优于普通合金。

微观压痕法测量Sn-Ag-Cu系无铅钎料的力学性能

Sn-Ag-Cu系合金是最有可能替代Sn-Pb钎料的无铅钎料。介绍了一种测量其力学性能的新方法,即通过微压痕仪精确测量不同加载速率下压子的压入深度h与加载载荷F的关系来确定钎料的弹性模量E和蠕变速率敏感指数m。结果表明加载速率对钎料蠕变压痕F-h曲线和压入深度有着重要的影响;OliverPharr方法确定的钎料弹性模量取决于卸载过程而与加载速率无关。基于压痕做功概念定义了压痕蠕变硬度和蠕变应变速率,从而给出钎料的蠕变速率敏感指数。Sn3.5Ag0.75Cu与Sn3.0Ag0.5Cu钎料蠕变压痕测试表明合金成分影响SnAgCu系无铅钎料的力学性能。

微米Sn-Ag-Cu-RE粉体材料的制备与表征

首次制备出了微米Sn -Ag -Cu -RE合金粉体 ,微米Sn -Ag -Cu -RE合金粉体呈圆滑的球形 ,粒度呈梯度分布 ,其铺展性能、扩展率都得到了显著的改善。微米Sn-Ag -Cu -RE合金粉体固相线温度为 1 90 .6 4 3～ 1 93 .6 4 5℃ ,较块体Sn -Ag -Cu合金的熔点 2 2 1℃降低了 2 8℃ ;液相线温度为 2 1 6 .96 3～ 2 1 8.3 6 8℃ ,较块体Sn -Ag -Cu合金的熔点降低了 3℃。试验结果表明 ,微米Sn -Ag-Cu -RE合金粉体的“表面效应”显著。

急冷型Sn-Ag-Cu系钎料钎焊接头力学性能与显微组织

采用单辊法制备了急冷型Sn-Ag-Cu系钎料合金,在对其进行熔化温度特性和XRD分析检测后,进行了钎焊工艺试验,并对所得接头的抗剪强度和显微组织进行了测试分析,研究了钎焊温度对接头组织性能的影响。结果表明:在不同的钎焊温度条件下,接头界面处金属间化合物的形成及分布是不同的,并由此导致了接头抗剪强度的变化。

Sn-Ag-Cu无铅焊料的可靠性研究

欧盟对电子产品的RoHS法令的实施加快了电子封装钎焊无铅化的步伐。Sn-Ag-Cu焊料以其优良的机械性能和可焊性,逐渐得到了国际社会的认可。文章对无铅焊料的发展过程,Sn-Ag-Cu合金的性能进行了综述,重点介绍了Sn-Ag-Cu焊点的可靠性,包括试验法和有限元法。最后对Sn-Ag-Cu焊料的应用前景进行了展望。

液态Sn-Ag-Cu钎料润湿性能的优化

采用钎料改性工艺制备了Sn-3．5Ag0．6Cu合金，用润湿平衡法测试了液态Sn-3．5Ag0．6Cu钎料在铜基体表面的润湿性，研究了钎料制备工艺、钎剂卤素含量、浸溃温度和时间等因素对润湿性能的影响。结果表明：采用改性工艺可增强钎料的湿性能，当钎剂卤素含量为0．4wt％、在270℃下浸渍2-3s时，液态Sn-3．5Ag0．6Cu钎料对铜表面的润湿性可以达到最佳状态。指出降低钎料的熔点和液态表面张力是提高润湿性的关键。

Sn-Ag-Cu表面贴装元件的水清洗技术

采用SMT450-LD全自动SMT水清洗系统对模拟试件和贴装有片式电阻的PCB板表面残留物采用水基清洗剂清洗。结果表明,用Sn-Ag-Cu免清洗焊膏贴装在FR4基板上的片式电阻,焊后采用水基清洗剂清洗,表面残留物离子浓度为1.9μg/cm2,达到美国军用标准M IL-STD-2000小于5.7μg/cm2的规定。清洗过程中参数的设置,如清洗温度,清洗时间会对清洗效果产生较大影响。

Sn-Ag-Cu合金电沉积行为的研究

Sn-Ag-Cu合金是一种熔点较低、润湿性和耐蚀性优良的可焊性镀层,可从弱酸性的甲磺酸盐-碘化物镀液中通过电沉积的方法获得。循环伏安曲线、极化曲线和交流阻抗谱等电化学测试以及X-射线荧光光谱(XRF)分析表明,在这种镀液中,Sn-Ag-Cu合金的共沉积类型为正则共沉积,随着镀液中Ag+和Cu2+离子浓度的增加,Sn-Ag-Cu合金镀层中Ag和Cu的含量迅速增加,且镀层中Ag和Cu的含量始终高于其在镀液中的含量。Sn-Ag-Cu合金的电沉积过程是不可逆过程,随着电极电势的负移,控制步骤由扩散过程控制向电化学过程控制转化。

Sn-Ag-Cu无铅焊锡粉末雾化工艺参数的优化

利用自行设计的超音速雾化制粉装置,通过正交实验法对Sn3Ag2.8Cu无铅焊锡粉末的雾化工艺参数进行优化,研究合金过热度和导液管内径对Sn3Ag2.8Cu无铅焊锡粉末有效雾化率、平均粒径、粒度分布及氧含量的影响。结果表明:过热度对无铅焊锡雾化粉末的平均粒径和氧含量影响更大;导液管内径对无铅焊锡雾化粉末有效雾化率和离散度影响更大。当过热度为250℃,导液管内径为3mm,雾化粉末具有更好的综合性能。在与Cu基板的钎焊中,和Sn37Pb粉末相比,利用Sn3Ag2.8Cu粉末配制的焊锡膏与铜基板之间形成的IMC层更厚,且更不规则。