Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Cu(Ni)焊点的抗时效性能

采用扫描电镜(SEM)研究在150℃等温时效下Cu/Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Cu与Ni/Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Ni焊点的界面扩散行为.结果表明,在时效过程中,随着时效时间的增加,Cu/Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Cu焊点界面金属间化合物(intermetallic compound,IMC)形貌由开始的细针状生长为棒状,IMC层厚度增加,界面IMC主要成分为(Cu,Ni)6Sn5. Ni/Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Ni焊点的界面IMC形貌由细小突起状转变为较为密集颗粒状,且IMC层厚度增加,界面IMC主要成分为(Cu,Ni)3Sn4.经过线性拟合,两种焊点的界面IMC层生长厚度与时效时间t1/2呈线性关系,Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Cu界面间IMC的生长速率为7.39×10^-2μm^2/h,Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Ni界面间IMC的生长速率为2.06×10^-2μm^2/h.镀镍层的加入可以显著改变界面IMC的形貌,也可降低界面IMC的生长速率,抑制界面IMC的生长,显著提高抗时效性能.

Sn-5Sb-CuNiAg/Ni微焊点抗时效性能的研究

以适合功率器件互联的Sn-5Sb基钎料与Cu镀Ni基板连接为研究对象,研究Sn-5Sb钎料中添加Cu,Ni,Ag元素对接头的抗时效性能的影响。将三种Sn-5Sb-CuNiAg钎料、Sn-5Sb,SAC305分别与Cu镀Ni基板连接,借助SEM和EDX,进行微观组织对比分析,研究体钎料在时效过程中的基体组织及化合物的演变规律,界面化合物的生长随时效时间的演变规律。结果表明,Sn-5Sb-CuNiAg和SAC305体钎料中主要为块状化合物(Cu,Ni)6Sn5和颗粒状银锡化合物,Sn-5Sb体钎料主要为块状化合物(Cu,Ni)6Sn5。随时效时间延长,体钎料中的化合物均变得粗大。界面化合物层明显变厚,化合物形貌从不规则的锯齿状逐渐向平缓均匀的层状转变。Sn-5Sb-CuNiAg焊点的界面化合物层厚度比Sn-5Sb、SAC305焊点的界面化合物层厚度相对要薄,Sn-5Sb-CuNiAg焊点具有更好的抗热时效性能。添加0. 5%质量分数的Cu和0. 1%质量分数的Ni元素对界面IMC的生长速率有抑制作用。

不同堆焊工艺参数下薄壁圆筒端部变形量的数值模拟

为解决大直径薄壁圆筒内壁堆焊不锈钢后端部变形量大、后续装配难的问题,应用Mark有限元软件模拟了焊接工艺参数对焊接温度场和焊接变形的影响,比较了不同焊接顺序、焊接速度、圆筒端部预留宽度、堆焊层数条件下焊后圆筒端部的变形量。结果表明：每层均由圆筒的边缘向其内部堆焊时,焊后圆筒端部的变形量最小。焊接速度越快,焊后圆筒端部变形量越小,但焊接速度为21.360 mm/s时,焊后变形发生异常,不能实现正常焊接。在0~83.334 mm范围内,随着圆筒端部预留宽度的增加,圆筒端部变形量减小。堆焊层数在1~4层内,随着堆焊层数的增加,圆筒变形量增大。

Properties analysis of a new type of solder paste SACBN07

In this work, the wettability, aging and shear properties of a new type of lead-free solder paste Sn-01Ag-Q5Cu ＋ BiNi （SACBNQ7） was investigated by conducting a series of comparison experiments with SAC305 and SAC0307 solder paste. The results show that wettability of SACBNQ1 is almost equal to SAC3Q5,and better than that of SACQ3Q1 solder paste. The thickness of intermetallic compound （IMC） layer in SACBNQl/Cu is lower than that o f other two types o f solder joint after aging. And Cu3Sn layer of SACBNQl/Cu is thinner than that of SAC3Q5 and SAC0307. In addition, the SACBNQ7 solder joints perform the best shear strength among these three types of solder pastes.

基于深腐蚀技术的纳米银压力烧结接头微观组织研究

采用纳米银薄膜作为研究对象,在250℃下施加5~10 MPa的烧结压力,获得低孔隙率(1.2%~1.4%)的高质量烧结接头。随着烧结压力由5 MPa增大至10 MPa,接头抗剪切强度显著提升。借助深腐蚀技术对烧结接头及块体银的微观组织结构进行对比分析。结果表明,烧结接头的深腐蚀形貌与块体银存在明显差异。烧结接头在深腐蚀条件下呈现大量微米尺度的多边形银晶粒,当烧结压力由5 MPa增大至10 MPa时,多边形晶粒的尺寸与晶粒间的连接面积发生明显变化。这一现象是影响纳米银压力烧结连接接头性能的主控因素。

不同加载方式下微焊点的蠕变性能分析

利用纳米压痕技术分别采用阶梯加载和一次加载方式,研究了一种SnAgCu无铅钎料BGA(ball grid array)微焊点体钎料的蠕变行为。结果表明:在载荷同为60 mN、保载时间为300 s条件下,阶梯加载条件下的蠕变位移明显小于一次加载条件下的蠕变位移,而蠕变硬度却是一次加载下的1.87倍,蠕变硬度显著提高。在阶梯加载方式下三个阶段的压痕蠕变不断降低,蠕变硬度不断升高。拟合计算出阶梯加载和一次加载条件下的蠕变应力指数n,阶梯加载条件下微焊点的应力指数n比一次加载条件下提高1.31倍。在阶梯加载条件下产生的应变硬化,提高了微焊点的抗蠕变性能。

自保护药芯焊丝激光-电弧复合堆焊参数对熔滴过渡的影响

研究了自保护药芯焊丝激光-电弧复合堆焊的熔滴过渡行为。结果表明,激光的加入明显减小了电弧斑点的漂移概率,拉伸了电弧空间,改变了熔滴受力状态及其过渡行为。激光前置比后置时更有利于熔滴过渡和电弧稳定性的提高。自保护药芯焊丝激光-电弧复合堆焊的最佳工艺参数为:激光前置,激光功率2kW,光丝间距+4mm,光斑直径为2mm,光丝夹角30°。当光丝间距小且激光功率为4kW时,熔滴过渡形式由排斥过渡变为爆炸过渡。

Ni添加量对铜基板和石墨烯铜基板的界面反应和IMC生长的影响

研究了钎焊与时效过程中,在Sn0.7Ag0.5Cu(SAC0705)钎料与Cu基板和石墨烯Cu基板界面处金属间化合物(IMC)的形成与演变。采用加热平台制备焊接试样并在120℃时效600h。结果表明,界面金属间化合物在时效过程中增厚。SAC0705/Cu和SAC0705/G-Cu 2种焊接界面金属间化合物均为Cu6Sn5。当钎料中添加Ni元素后,Cu6Sn5化合物转变为(Cu,Ni)6Sn5。随着钎料中Ni元素含量的增大,2种基板上的界面金属间化合物厚度先增加后减小。此外,随着Ni含量增大,化合物生长速率降低。石墨烯Cu基板表面的石墨烯层起到扩散阻挡层效果,因此,石墨烯Cu板上的化合物厚度小于常规Cu基板,同时其界面化合物生长速率较低。