AgCuZn-X(Ga,Sn,In,Ni)钎料显微组织及钎焊接头研究(英文)

研究了不同合金元素Ga,Sn,In和Ni添加对Cd银基钎料及其钎焊接头的显微组织影响,同时对AgCuZn-X(Ga,Sn,In,Ni)钎料的对接和搭接实验做了对比实验分析。结果表明,添加Ga,Sn,In和Ni4种元素的银钎料具有'特有的镓结构',具有较低的固相线和液相线,其钎缝力学性能优异,由SEM观察钎缝显微组织可知,低银含镓钎料具有与高银高镓钎料相近的织网状致密组织,添加适当的元素可以显著提高低银钎料的性能。

Ag-Cu-Zn-Sn-xGa-yIn钎料性能与显微组织

通过对Ag-Cu-Zn-Sn-xGa-yIn钎料的钎焊试验发现:单独添加Ga或In元素时,Ga,In元素的添加量分别控制在3%,1.5%(质量分数)左右最佳;复合添加Ga与In元素时,Ag-Cu-Zn-Sn-3Ga-2In的力学性能最佳.对钎焊接头拉伸断口进行分析结果表明,Ag-Cu-Zn-Sn-3Ga-2In接头断口具备明显韧性断裂特征.当In元素添加量超过2%时,对钎焊接头强度的影响趋于平缓,但是断口已具有明显的解理形貌.Ga,In元素在钎料基体中分布均匀,无明显偏析现象,但是Ag-Cu-Zn-Sn-xGa-yIn钎料基体组织呈现明显的"骨架"状特征.

变极性TIG焊接电源的研制

变极性TIG焊接电源是一种用于铝合金焊接的新型焊接设备,其焊接电流频率、正负半波电流时间和幅值都可以分别独立调节。主电路结构采用2级逆变,前级为全桥逆变式结构,后级为半桥逆变式结构。该电源可实现变极性方波交流、直流、脉冲电流等多种输出。在DCEN向DCEP过渡时采用叠加电流脉冲进行稳弧,小电流时焊接电弧也十分稳定。调节正负半波的幅值、频率及占空比能满足铝及铝合金的焊接工艺要求。

稀土铈对Ag30CuZnSn-3Ga-2In钎料显微组织的影响

含3%Ga,2%In(质量分数)的无镉银铜锌钎料具有优良的综合性能,稀土元素有金属材料的"维他命"之称,文中研究了稀土铈对Ag30CuZnSn-3Ga-2In钎料显微组织的影响.结果表明,稀土铈不能固溶于银固溶体和铜固溶体中,在钎料基体中以稀土相的形式存在,充当"异相形核"质点的作用.进一步研究表明,铈能在晶界产生富集,对含镓和铟的银钎料具有细化晶粒、强化晶界以及抑制生成脆性化合物Cu6Sn5的作用,且铈的最佳添加量为0.1%.

SnZn系无铅钎料性能对比分析

对比研究了4种SnZn系无铅钎料的润湿性、抗蠕变性能以及力学性能.结果表明,SnZnAg/SnZnGa/SnZnAl的润湿性均高于SnZn钎料,合金元素的添加可以显著提高SnZn钎料的润湿性;SnZnAg钎料的抗蠕变性能最高,这主要是因为Ag-Zn金属间化合物颗粒钉扎位错引起的;合金元素的添加可以显著提高SnZn焊点的力学性能和抗疲劳特性,银的加入可以使SnZn焊点的力学性能提高近20%,Ga/Al的提高幅度相对较小.另外采用激光再流焊方法,SnZn系焊点的力学性能可以提高近16.7%.文中研究成果可以为SnZn无铅钎料提供理论支撑.

几种交流TIG焊电弧稳定性的比较研究

交流TIG焊接电源可用来焊接铝、镁等表面有致密氧化膜的金属。该电源电弧容易引起周期性的熄灭和引燃,因此如何保证电弧稳定燃烧成为关键。其电弧稳定与否,主要取决于电流过零瞬间的电弧空间电离度、电极发射电子能力及再引燃电压的上升速度。文中比较研究了几种交流TIG焊电弧稳定性机理,并提出了提高电弧稳定性的有效措施。

稀土元素Pr对Ag30CuZnSn钎料性能的影响

研究了微量稀土元素Pr对Ag30CuZnSn钎料的熔化温度、润湿性能、钎缝力学性能以及钎料显微组织的影响规律.结果表明,随着镨含量的增加,钎料的润湿性有所改善,但当镨含量超过0.15%(质量分数,下同)时,钎料的润湿性反而会变差;钎缝力学性能试验结果显示,随着Pr元素的加入,钎缝抗拉强度增加,当镨含量达到0.15%时抗拉强度达到最大值;钎料显微组织分析表明,镨的加入能够细化Ag30CuZnSn钎料的晶粒,镨的添加量达到0.15%时钎料显微组织最佳,与钎料润湿性能、钎缝力学性能的变化规律吻合.

无镉银基钎料合金化的研究进展

从单独添加一种合金元素和复合添加多种合金元素2种合金化方式,介绍了无镉银基钎料合金化的研究进展。概述了单独添加Sn,Ni,In,Ga的无镉银钎料性能和特点。从熔化温度、铺展性能、力学性能、组织影响等方面重点分析了复合添加Sn,Ga,In、稀土Ce的无镉银钎料的综合性能。指出了通过优化成分配比,复合添加Sn,Ga,In、稀土Ce的无镉银钎料在综合性能上已超越传统的含镉银钎料。

Sn-18Bi-XCu低温无铅钎料微观组织及力学性能

Sn-Bi系钎料作为一种低熔点钎料在低温封装领域有着广阔的应用前景.但是Bi性质脆弱,使得Sn-Bi系钎料表现出脆性大,塑性差的特点,影响焊接接头性能.文中采用合金化的方法,通过在Sn-18Bi钎料中添加第三组元Cu制备新型的Sn-18Bi-XCu低温无铅钎料,并对其微观组织及力学性能进行分析.结果表明:当Cu质量分数约为0.5%时可以使脆硬相Bi细小分散,避免形成粗大的富Bi带,缩小合金的熔化温度范围,使钎料获得最佳的组织和力学性能.这主要是由于在钎料基体中原位生成细小弥散的棒状或杆状的Cu-Sn金属间化合物的钉扎强化作用.

不同钎料对激光钎焊焊点力学性能的影响

采用半导体激光再流焊系统研究SnAgCu/SnAgCuCe在铜基板的润湿性以及焊点的力学性能,同时对比红外再流焊,研究两种焊点在热循环过程中的可靠性.结果表明,随着激光输出功率的增加,无铅钎料的铺展面积逐渐增加;当激光输出功率增加到某一特定范围时,无铅钎料的润湿铺展性能达到最佳.同时,随着激光加热时间的增加,无铅钎料的铺展面积逐渐增加.针对QFP256器件的激光再流焊工艺,发现激光输出功率存在最佳值,SnAgCu钎料的最佳输出功率为16.7 W,SnAgCuCe钎料的最佳输出功率为17 W.在热循环过程中,半导体激光再流焊焊点的可靠性明显高于红外再流焊焊点.

WSM多功能逆变焊机程控电路的设计

设计了一套用于WSM多功能逆变焊机的程序控制电路,分析了电路组成和工作原理。采用集成电路和模拟控制电路进行程序控制。实践表明:该程控电路具有使用可靠、控制精度高、抗干扰能力强等优点。

WSM-125逆变式多功能焊机的研制

介绍了一种主电路采用MOSFET和铁氧体磁芯构成单端正激的逆变式多功能焊机;设计了以PWM为核心的控制电路配以恒流内拐式外特性,从而保证了焊机具有良好的静、动特性。分析和实验结果表明:该焊机具有可靠性高,实际焊接效果好的特点。

Cu/Sn界面固-液反应的扩散-溶解模型研究

研究了不同Sn厚度的Cu/Sn铺展试样在不同温度和时间下固-液界面反应,通过扫描电镜对界面金属间化合物层进行观测,在此基础上提出一种适用于界面固-液反应的扩散-溶解模型,实验结果表明:反应温度和反应时间能够促进Cu/Sn界面IMCs的生长,这主要是因为温度能够提高Sn,Cu原子的扩散系数,加速了Sn和Cu原子向Cu3Sn/Cu6Sn5界面的扩散,固-液反应时间越长,Sn,Cu原子向Cu3Sn/Cu6Sn5界面的扩散量越大,界面Cu3Sn层和Cu6Sn5层越厚;此外,由于液态Sn中Cu浓度对界面金属间化合物生长的诱导作用,在相同的温度和时间下,Sn中Cu浓度越高,Cu/Sn界面金属间化合物层的厚度越大.

材料尺寸优化模拟及SnPb焊点可靠性分析

采用有限元法对陶瓷/金属钎焊焊点可靠性及材料尺寸进行了优化模拟和分析.研究结果表明:Ti板周边区域的应力明显高于中间区域,中间区域的应力较小.分析焊点应力云图发现,最大应力集中在焊点的最拐角处,说明该处有可能成为裂纹的发源地.Al板厚度为1 mm时,对应焊点残余应力达到瞬时极大值,板厚度大于1 mm时,应力值明显下降.分析Ti板厚度对焊点可靠性影响的曲线,看出应力曲线具有单调递减的趋势.Ti板开孔直径曲线存在一个极大值,大约在1.2mm处,实际应用中,应尽量避开该峰值,选择对应焊点残余应力小的孔径.焊点端部余量以及挡板厚度对应的应力曲线均单调递增.

镓对AgCuZn钎料组织和性能的影响

研究了不同镓含量银钎料的熔化温度、铺展性能、钎缝力学性能以及钎料的显微组织变化规律.结果表明,随银钎料中Ga元素含量的增加,钎料的熔化温度降低,铺展性能改善,且显微组织有明显改变.分别以紫铜、黄铜为母材,采用火焰钎焊方法,采用对接和搭接接头形式进行钎焊,研究了钎焊接头的力学性能.除黄铜对接外,其它形式的接头断裂位置均在母材上,说明含镓银钎料的力学性能优良;对于黄铜对接接头来说,钎焊接头的抗拉强度随银钎料中镓含量的增加而逐渐增大,当镓含量为3%时,钎料的综合性能最好.

Ag-Cu-Zn系钎料的研究现状及发展趋势

Ag-Cu-Zn系钎料是重要的连接材料,含镉的Ag-Cu-Zn-Cd钎料则具有更好的"性价比"。但是在全世界普遍重视环保的大环境下,研究新型无镉、高性能银钎料具有重要的社会意义和经济价值。文中着重介绍了Ag-Cu-Zn系钎料的发展历史过程和研究现状,对Ag-Cu-Zn系钎料体系进行了分类比较,认为国内外Ag-Cu-Zn系钎料研究的重点仍将是以Ag-Cu-Zn为主要合金体系,通过调整Ag、Cu、Zn含量,适当添加Ga、Sn、In、Ni及稀土等元素而形成的Ag-Cu-Zn-Ga-In-RE-X钎料可能会成为未来的发展方向。

不同尺寸对FCBGA元器件焊点可靠性有限元分析

采用有限元法对FCBGA器件焊点尺寸和焊点间距进行了优化模拟。研究发现,元器件整体的最大应力集中在阵列最拐角焊点的上表面上,该部位可能成为焊点裂纹的发源地。对焊点最大应力节点进行时间历程处理,发现应力松弛现象严重,且应力值随着温度循环加载具有累积迭加的趋势。焊点优化结果显示,焊点高度对应的应力值曲线具有明显的单调递减特性。模拟的焊点直径值和实际情况吻合,同时发现焊点直径为0.02mm时对应的应力值最小。焊点间距曲线单调性表现为单调递增性,因此,可以根据应力最小的原则来选择焊点尺寸。

微量In对AgCuZn钎料组织和性能的影响

研究了不同In含量银钎料的熔化温度、铺展性能、钎料显微组织以及钎缝力学性能的变化规律。以紫铜、黄铜为母材,采用火焰钎焊方法,用对接和搭接接头形式进行钎焊试验。结果表明,在银钎料中添加微量In元素,能够降低钎料的熔化温度,改善钎料的铺展性能,并显著改变钎料显微组织。对于黄铜对接来说,钎焊接头的抗拉强度,随银钎料中In含量的增加而呈抛物线方式增加;除黄铜对接接头外,其它形式的接头断裂位置均在母材上,说明含In银钎料的力学性能优良。

合金元素对Ag-Cu-Zn系钎料影响的研究现状及发展趋势

介绍了银基钎料的基本性能、应用现状及其分类,重点介绍了Ag-Cu-Zn系钎料的国内应用状况,并对该系列钎料的基础成分进行了简单分析。概述了Ag-Cu-Zn系钎料中杂质元素的研究状况及应对措施。分析了国内市场上无镉银钎料、含镉银钎料的性能、特点及主要用途。阐述了添加不同合金元素Mn和Ni、Si和P、Ga和In及稀土元素对Ag-Cu-Zn系钎料性能的影响,展望了Ag-Cu-Zn系钎料的发展方向,并指出通过添加多种微量元素优化钎料成分来保持原有优良性能将是未来研究的重点和热点。

Sn-Ag-Cu-In无铅钎料润湿性能及显微组织

在Sn-1.2Ag-0.6Cu合金中添加0～1.0%的In元素,研究了Sn-Ag-Cu-In无铅钎料的熔化温度、润湿性能及显微组织.结果表明,添加In元素对钎料的熔化温度有一定的降低作用,在相同的试验温度下,含铟钎料粘度更低,流动性更强,钎料的润湿性能随之改善.低银Sn-Ag-Cu钎料在空气中的润湿时间在260℃才达到t0≤1 s,而Sn-Ag-Cu-1.0In无铅钎料在氮气保护下在250℃时就已满足美国电子工业标准IPC/EIA J—STD—003B对于波峰焊润湿时间的推荐值t0≤1 s的要求.添加1.0%左右的In元素时,低银Sn-1.2Ag-0.6Cu钎料合金中Ag3Sn化合物有长大趋势,将不利于钎料合金的力学性能,因此添加铟含量宜控制在1.0%以内.