钼及钼合金钎焊技术研究进展

钼及钼合金广泛应用于航空航天、核工业、新能源等多个领域,近年来受到国内外学者的广泛关注。本文综述了国内外钼及钼合金钎焊工艺研究现状以及钎焊材料的研究进展,并对钼及钼合金的钎焊技术发展趋势进行了展望。

新型水基高分子焊锡球表面处理剂及其性能研究

为解决焊锡球在长期存放与运输过程中易被氧化的问题,以Sn3.0Ag0.5Cu焊锡球为研究对象,研制出一种新型水基高分子焊锡球表面处理剂,此种表面处理剂是由苯并三氮唑和聚乙烯醇4000作为成膜剂,使用抗坏血酸作为抗氧化剂,并添加少量碱性配位剂与表面活性剂制成。表面处理剂处理后对焊锡球进行抗氧化性测试、剪切强度测试、空洞测试以及包覆情况测试与Raman光谱表征,结果表明:经此种表面处理剂处理后的焊锡球焊点剪切强度提高48%;焊锡球焊点空洞率低于4%,符合业内要求(低于15%)。上述结果说明此种表面处理剂处理过后的焊锡球会在表面形成一层致密的抗氧化薄膜,能提高焊球的抗氧化性能。

倒装LED微小焊点空洞对其性能的影响

利用SnCu0.7锡膏回流工艺制备倒装LED,针对于焊点微小化引起的焊接缺陷。采用X-ray检测分选出不同空洞率焊点,系统研究了空洞率对于接头键合强度的影响规律及回流焊后接头断口特征,通过有限元仿真;探究空洞率对于芯片散热能力影响特性,同时,本文设计了结温测量实验,验证了仿真结果的准确性。最后通过高温老化实验,深入探究不同空洞率LED样品光通量及光电转换效率变化趋势。结果表明:焊点接头键合强度不完全取决于空洞的数量,空洞的大小及其位置对接头键合强度也会有一定的影响,其次随着空洞率逐渐增大,焊点的断裂模式逐渐由韧性断裂转变为脆韧性混合断裂。随着空洞率增大,LED在正常工作下的芯片结温基本呈线性增长趋势,并且空洞率越大,芯片表现出的散热能力越差,当空洞率约为5%,芯片结温为41.472℃,当空洞率为30%时,芯片结温达到45.969℃。随着空洞率增加,光通量与光电转换效率在高温老化开始阶段呈上升趋势,在500 h后光通量开始逐渐下降,在1500 h节点5%空洞率样品光通量维持率为93.22%比30%空洞率样品的82.37%高10.85%,5%空洞率样品光效为42.5%比30%空洞率样品的30.5%高12%。

水基无卤素无松香抗菌型免清洗助焊剂

以去离子水为溶剂、高沸点有机醇醚为助溶剂、有机酸为活化剂并使用复合表面活性剂研制成了一种无铅焊料用免清洗助焊剂,该助焊剂并含有一种天然的抗菌剂E以延长其保存期限。对该助焊剂的成分及配比进行了选择和优化,并对其性能进行了测试。结果表明,制备的免清洗助焊剂均匀透明,无刺激性气味,不含卤素,无腐蚀性,表面绝缘电阻大于1×108;将其用于SnAgCu系无铅焊料,焊接效果好,平均扩展率达到76.6%。

Sn0.3Ag0.7Cu焊锡膏的储存稳定性研究

针对焊锡膏在储存过程中的发干、发粘、无法焊接等失效问题,通过研究不同有机酸活性剂与焊锡粉末的室温共存稳定性,对焊锡膏进行了失效分析,并对有机酸活性剂进行了研究。结果表明,不同有机酸室温下的活性有很大差异,水杨酸、丁二酸、戊二酸室温下活性较大,能对焊锡粉造成腐蚀,这是焊锡膏失效的主要原因。苹果酸、己二酸、壬二酸、癸二酸室温下活性较弱,不会对焊锡粉造成腐蚀。用己二酸、壬二酸复配作为活性剂配制的焊锡膏具有优异的焊接性能,高的室温储存稳定性,焊后残留少且无腐蚀性。

无铅焊料用水基免清洗助焊剂的研制

研制了一种适用于Sn-Cu系无铅焊料的免清洗助焊剂,该助焊剂以去离子水作溶剂,降低VOC物质的含量,具有绿色环保的意义,实验对活化剂、表面活性剂、助溶剂以及成膜剂等主要成分进行了优化选择,并对其性能进行了检测。结果表明,实验制备的助焊剂无卤素,固含量低于5%,焊后残留无腐蚀性,离子污染度低,符合免清洗要求,助焊性能良好,平均扩展率达到78%。

合金化元素对Sn-Zn钎料性能的影响

Sn-Zn无铅钎料因其低廉的成本、适合的熔点和良好的机械性能而受到众多研究者的高度关注。综述了Sn-Zn基无铅钎料的研究现状与存在的关键技术问题,分析了添加Bi、Ag、Cu、Al及稀土Re对Sn-Zn钎料熔点、润湿性、力学性能、抗氧化腐蚀及接头组织的影响,指出必须同时进行钎料的合金化、新型钎剂及改进钎焊工艺的研究,才能完成Sn-Zn基无铅钎料的工业实用化。

钎焊金刚石线锯的制备方法及性能

选用直径为0.2mm的65Mn弹簧钢丝作为线锯基体,采用真空炉中钎焊(以镍基合金粉为钎料)和管式炉中氩气保护钎焊(以银铜钛合金粉为钎料)的方法制备金刚石线锯,对比研究了两种线锯的表面形貌、基体显微组织、力学性能和疲劳性能。结果表明:采用银铜钛合金粉为钎料制备的金刚石线锯性能更优,其抗拉强度为1 132MPa,伸长率为3.27%,疲劳寿命为12h,基体组织为回火索氏体。

可伐合金镀银工艺研究

介绍了一种在可伐合金上电镀可焊性镀银新工艺,包括联合除油、酸洗活化、闪镀镍、铜预镀银、电镀银和镀后处理工序。所获得的可伐合金镀银层结合力良好,外观细致平整,能够在低轨道空间环境中耐受原子氧冲击试验和高低温冲击试验,满足抗拉强度等性能的要求。实验和测试证明了该工艺的可行性。

电子封装用低银含量无铅钎料的研究和应用进展

电子封装用钎料从传统锡铅合金向无铅钎料的转换过程中适逢手持便携式电子器件高速增长期,加之近年来金属价格的持续上涨,因而低银含量无铅钎料合金作为第二代无铅钎料成为关注的焦点。本文阐述了无铅低银钎料的研究与发展现状,同时分析了其应用情况,最后,对该钎料及其可靠性的发展趋势进行了分析和展望。

JIS Z 3198无铅钎料试验方法简介与评述

JISZ3198是关于无铅钎料及其接合部性能测试的工业标准,由日本焊接协会提出初始提案,经日本工业标准调查会审议,最终由日本经济产业省于2003年6月20日并发布。标准涵盖了无铅钎料熔化温度范围测试、机械特性测试、铺展性测试、润湿性测试、接头的拉伸与剪切强度测试、QFP引线软钎焊接头拉引测试、片式元件软钎焊接头的剪切测试7个方面。依据JISZ31981-7原文对该标准各部分进行介绍,拟推进我国电子封装与组装的无铅化进程。

钎焊温度与时间对急冷型Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金钎焊接头性能及界面IMC生长行为的影响

对所制备的急冷型Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金进行了钎焊工艺试验,然后对钎焊接头进行了抗剪强度测试、断口形貌和显微组织分析,研究了钎焊温度与时间对接头性能以及界面金属间化合物生长行为的影响,结果表明:钎焊温度和钎焊时间不同,接头界面处金属间化合物的形成及生长情况也存在差异,并因此影响了接头的强度。

稀土元素镧和锶对镍基钎焊料焊接性能的影响

碳化钨(WC)复合涂层是一种高温下使用的有效耐磨蚀保护涂层.在BNi-2钎料粉末中添加稀土粉末,用机械合金化技术制备了改进的BNi-2钎料粉末,并在Q235钢基体上制备了碳化钨复合涂层;采用SEM观察了涂层显微组织,分析了稀土元素La和Ce对钎料焊接性能的影响规律.结果表明,在BNi-2合金中分别加入0.1 Wt.%稀土元素La,0.05 Wt.%稀土元素Ce,并采用机械合金化制备的粉状镍基焊料,与母材润湿性良好,焊接性能有所提高.采用此焊料及渗透钎焊技术可以制备出界面结合良好的WC复合涂层.

BGA焊点空洞对信号传输性能的影响

焊点空洞问题是影响BGA焊点质量和可靠性的重要因素之一。基于三维电磁场仿真软件HFSS对单个焊点空洞建模,分别研究了BGA焊点中不同位置、大小和数目的空洞对焊点传输性能的影响。研究结果表明,焊点内部空洞比表面处空洞对信号传输性能的影响更大;在焊点表面上的空洞,位于焊点中部的空洞比接近上下焊盘的空洞对信号传输性能的影响大;随着焊点中空洞体积增大或空洞数目的增加,焊点的回波损耗增大。

航天器用板间长针连接器焊接难点与工艺方法研究

详细分析了手工焊接、选择性波峰焊接、通孔回流焊接等工艺方法焊接此类电连接器的局限性,提出了应用预成型焊片焊接的工艺新方法。生产实践证明,此种工艺方法实施过程简单,焊接质量良好,装联效率大幅提高。

低银合金焊接性能的神经网络预测

以Bi、Co、RE和P含量为输入层参数;以熔点、铺展面积、抗拉强度和伸长率为输出层参数,进行低银合金Sn-0.3Ag-0.7Cu焊接性能的神经网络预测,并进行了试验验证和对比分析。结果表明,该神经网络的预测精度较高,其预测的低银合金最佳配比为Sn-0.3Ag-0.7Cu-1.6Bi-0.7Co-0.05RE-0.04P,其焊接性能的试验数据也与主流高银合金Sn-3Ag-0.5Cu相当,具有较大的工程应用价值。

含铟铝合金焊料及其复合带性能的研究

将铟含量不同的Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ－Ｉｎ焊料与Ａｌ－Ｍｎ芯材制成复合带材，研究了钢对复合带性能的影响．结果表明：钢含量对焊料与芯材的热复合性能影响不大；当铟含量一低于０．０２７％时，焊料中铟含量越高复合带强度和钎焊性能越好；当ｗＩｎ高于０．０２７％时，随焊料中钢含量的增加，复合带强度和钎焊性能反而下降；焊料中铟的最佳含量ｗＩｎ为０．０２７％．

SnAgCu/Cu钎焊接头等温时效下组织性能分析

Sn3.0Ag0.5Cu/Cu钎焊接头在125,150,175℃三种温度下分别进行了36,72,216,360,720 h等温时效,对钎焊接头微观组织及力学性能在时效过程中的演变规律进行了研究.结果表明,界面金属间化合物(IMC)在横截面上呈细小锯齿状,随着时效温度升高及时间延长,界面IMC的尺寸不断增加,增长速度随时效温度升高而增加,随时效时间延长而减小.界面IMC齿数不断减少、齿径变大、齿高变长、齿距变宽.分析得出一种科学的表征界面IMC尺寸的方法.计算时效后界面IMC层等效厚度,发现界面IMC层的等效厚度与时效时间及温度之间具有一定的数学关系,同时可计算出界面IMC的生长激活能为88 kJ/mol.此外研究了时效对钎焊接头抗拉强度的影响,随时效时间增加接头抗拉强度先增大后减小,这主要与接头残余应力释放及界面IMC的演变有关.

高可焊性电镀纯锡工艺及镀层性能测试

在可伐合金基体上电镀纯锡,采用SEM、X射线荧光镀层厚度测试,能谱及可焊性测试对样品镀锡层的厚度,表面成份及镀层的可焊性进行了表征。结果表明,镀锡层致密,表面平整,无锡须形成;镀层中锡的质量分数为99.4%。在96℃下,蒸汽老化8h后,对可焊性影响不大。锡层的厚度在7～18μm范围内,样品具有良好的可焊性,但热处理对镀层可焊性影响较大。

SnCuNix-Pr焊点组织和性能分析

分析了不同稀土元素Pr的添加量对Sn0．7Eu0．05Ni无铅钎料润湿性能、焊点力学性能以及钎料显微组织的影响，并对焊点内部组织的演化规律与其性能之间的内在联系进行了初步探讨．研究发现，稀土元素Pr的适宜添加量为0．025％～0．075％，且存在一最佳添加量0．05％．微量稀土元素Pr的加入可显著降低液态钎料的表面张力，改善其润湿性，同时可对晶界迁移产生钉扎作用，细化焊点组织，提高焊点力学性能．过量Pr元素的加入会因其过度氧化及其所引起的应力场综合作用增大等原因导致其活性作用降低．