AL颗粒强化复合无铅钎料热应力时效行为研究

通过热应力时效试验研究AL颗粒强化复合无铅钎料组织,采用扫描电镜观察复合钎料的显微组织。结果表明:Sn-58Bi钎料在125℃下恒温时效720 h后钎料中加入的AL颗粒以少量有限固溶体和大量单质颗粒两种形态存在,AL颗粒延缓了组织中Bi相晶粒的粗化速率,得到了均匀细小的Bi相晶粒。

Ni颗粒增强无铅复合钎料中IMC形态之演变

通过改变钎焊工艺曲线来控制热输入量。研究了Ni颗粒周围金属间化合物(IMC)以及钎料/基板界面处IMC的形态演变。结果表明,随着热输入量由低变高,Ni颗粒周围IMC形态从向日葵状向多边形状发展,最终成为遍布整个钎料层的细碎的IMC形态;而钎料/基板界面层,因Ni颗粒的加入,出现大量的三维孔洞状IMC。从而形成了Cu元素扩散的通道,使得界面层厚度增加且呈线性增长趋势。

微连接用碳基纳米颗粒增强无铅复合钎料的研究新进展

综合评述含碳纳米管、石墨烯纳米片等碳基纳米颗粒增强微连接用无铅复合钎料的研究现状,介绍了碳纳米管、石墨烯纳米片、富勒烯、金属改性碳纳米管(石墨烯纳米片)等增强相对无铅钎料和钎焊接头组织与性能的影响。简述了无铅复合钎料的制备方法、熔化特性、导电性、润湿性、力学性能和无铅复合钎料焊点可靠性等,指出了碳基纳米颗粒增强无铅复合钎料存在的问题、解决措施及发展趋势。

内生无铅复合钎料在不同工艺条件下的制备及性能研究

通过采用不同工艺的内生法在Sn-3.5Ag共晶钎料基体中引入弥散分布的Cu6Sn5颗粒,制得了内生无铅复合钎料。研究了不同工艺条件对该钎料力学性能及电迁移行为的影响。结果表明,在冷却速度(0.1℃/s)较慢时制备的钎料,其内生Cu6Sn5颗粒细小,分布最均匀,且团聚程度较轻,另外,其钎焊接头力学性能最好;通5 A电流384 h后,其正负极金属间化合物层厚度的差异保持在约1.2μm,说明Cu6Sn5颗粒的引入提高了钎料的抗电迁移性能。

无铅复合钎料的研究及发展

针对国内外研究者关于含铅钎料的污染问题,引入对无铅钎料的迫切需求。评述了无铅钎料的研究现状及发展趋势。探讨了合金化、颗粒强化、纳米化在新型无铅复合钎料研究中的作用,阐述了无铅复合钎料在电子工业中的应用情况,探讨其物理、化学性能地提升。特别阐述了本课题组在无铅复合钎料方面的研究进展,最后针对无铅复合钎料的未来发展进行展望,分析其研究与应用过程中存在的问题及解决办法,为新型无铅复合钎料的进一步研究提供理论支撑。

Fe粉对Sn-3Ag-0.5Cu复合钎料组织及性能的影响

通过在钎料中添加Fe粉颗粒,研究其对Sn-3Ag-0.5Cu复合无铅钎料的黏度、熔点、钎焊接头界面微观组织、与Cu基板之间的润湿性及焊点力学性能的影响。结果表明:微米级Fe粉的添加增加了复合钎料焊膏单位体积内焊粉的接触面积,使得焊膏内摩擦力增大,导致复合钎料焊膏的黏度增加;微米级Fe粉的添加对Sn-3Ag-0.5Cu钎料的熔化特性没有显著影响;钎焊时,由于重力偏聚及界面吸附作用,Fe粉颗粒集中沉积于Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu钎焊接头界面处靠近钎料一侧,由于增大液态钎料黏度而导致钎料与Cu板间的润湿性降低;与Sn-3Ag-0.5Cu/Cu相比,Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu界面处钎料一侧粗大的β-Sn枝晶区消失,取而代之的是细小的等轴晶。Sn-3Ag-0.5Cu-1%Fe/Cu的剪切强度为46 MPa,比Sn-3Ag-0.5Cu/Cu剪切强度提高39%;靠近界面金属间化合物处钎料基体的显微硬度提高约25%。

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。

超细氧化物颗粒对Sn-58Bi钎料组织及性能影响

研究了分别添加1%Al2O3、Fe2O3、SiO2、TiO2超细粉末对Sn-58Bi共晶钎料的润湿性、钎焊接头微观组织及力学性能影响.结果表明,氧化物粉末的添加对钎料熔点影响不大,但钎料润湿性及钎焊接头剪切强度明显提高;明显细化钎焊接头基体组织及界面金属间化合物颗粒大小,并且界面金属间化合物层厚度也有一定减薄;另外,可抑制钎焊时焊点表面Bi的氧化,因此焊点表面光亮度也有明显提高.

Ni颗粒对SnBi焊点电迁移的抑制作用

为抑制芯片中微小焊点的电迁移,向共晶SnBi钎料中添加微米级Ni颗粒,并在φ0.5mm铜线接头上形成焊点。结果表明:当电流密度为104A/cm2、通电96h后,阳极附近没有出现富Bi层,即电迁移现象得到抑制。这是由于Ni颗粒与Sn形成了IMC,阻挡了Bi沿Sn基体扩散的快速通道,防止了两相分离,提高了焊点可靠性。