Ag-GNSs/Sn-Ag-Cu复合钎料焊点的润湿性能及界面生长特征研究

采用Ag涂覆石墨烯纳米片(Ag-GNSs)作为增强体,制备Sn-3.0Ag-0.5Cu-(Ag-GNSs)新型复合无铅钎料,然后在Cu基板上制备了钎料焊点,并进行了150℃不同时长的等温时效处理,研究了不同含量的Ag-GNSs对无铅钎料Sn-3.0Ag-0.5Cu的润湿性、Cu基板/钎料界面金属间化合物(IMC)生长特性的影响。结果表明,适量的Ag-GNSs可以显著地改善钎料的润湿性,当Ag-GNSs含量达到0.05wt%时润湿性最佳,与Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料相比润湿角降低了54.43%。随着等温时效时间的延长,IMC层厚度增大,其生长行为由扩散控制。Ag-GNSs的添加可以抑制IMC层的生长,当Ag-GNSs的含量为0.05wt%时扩散系数达到最小值2.356×10^(-18)m^(2)/s。在0~0.2wt%范围内,Ag-GNSs的最佳添加量为0.05wt%。

新型Ag-Cu-Ge钎料的性能及钎焊界面特征

根据Ag—Cu-Ge系三元相图，制备了Ag-Cu33．4-Ge28．1，Ag-Cu43-Ge20（质量分数，％）两种中温合金钎料。利用金相显微镜、DTA对钎料组织及其熔点进行分析，并对其润湿性进行测试。结果表明：两种合金钎料的熔化温区为539～622℃，Ag—Cu33．4-Ge28．1合金对于纯Ni和Cu具有良好的漫流性和润湿性。利用扫描电镜和能谱仪对钎焊后的界面微观组织进行观察与分析，发现在界面处形成了固溶体和金属间化合物。

Ag95CuNiLi钎料钎焊钛合金与不锈钢异种金属的性能分析 Ⅱ.钎焊性分析

制备了Ag95CuNiLi钎料 ,参照有关的国家标准 ,评价了钎料的熔化特性、钎料在钛合金和不锈钢上的润湿铺展能力、钎料在钛合金和不锈钢异种金属间的填缝能力 ,以及钛合金 /不锈钢异种金属钎缝的强度。结果表明 ,该钎料的液相线温度为 918℃ ,对钛合金具有较强的铺展能力 ,在不锈钢上的铺展性较差 ,钎料在钛合金和不锈钢异种金属间的漫流距离大于 10 0mm ,钛合金 /不锈钢异种金属钎缝的抗拉强度达到2 2 0MPa。采用金相显微镜、扫描电镜、X射线能谱仪和显微硬度计对钛合金 /不锈钢钎缝进行了微观分析。结果表明 ,钎料与母材冶金结合良好 ,钎缝致密 ,在不锈钢一侧形成了三层金属间化合物组织 ,在钛合金一侧形成了共晶组织。

添加Ag对Sn-9Zn无铅钎料合金性能的影响

通过试验研究了添加Ag对Sn-9Zn无铅钎料合金在Cu表面的润湿性、焊点剪切强度、抗蠕变性能与组织的影响。结果表明，当添加量较低时，Ag能够改善Sn-9Zn合金熔体对Cu的润湿性和焊点剪切强度，而添加量较高时Ag则会使它们降低；就焊点润湿性和剪切强度而言，最佳Ag含量（质量分数）为0．30％～0．60％。Ag的添加能显著提高Sn-9Zn合金体材的抗蠕变性能。显微分析表明，在含Ag合金中形成了弥散分布、尺度为微米级的Ag—Zn化合物颗粒，这可能是合金得到强化的原因。

La对Sn-Ag-Cu无铅钎料与铜钎焊接头金属间化合物的影响

研究微量稀土La在钎焊和时效过程中对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅钎料与铜基板的钎焊界面及钎料内部金属间化合物(IMC)的形成与生长行为的影响。结果表明:钎焊后钎焊界面形成连续的扇形Cu6Sn5化合物层,其厚度随La含量的增加而减小;在150℃时效100h后,连续的Cu3Sn化合物层在Cu6Sn5化合物层和铜基板之间析出,且Cu6Sn5层里嵌有Ag3Sn颗粒;界面金属间化合物总厚度随时效时间的延长而增厚,且在相同时效条件下随La含量的增加而减小;时效过程中金属间化合物生长动力学的时间系数(n)随着La含量的增加逐渐增大;钎焊后钎料内部Ag仍以共晶形式存在,时效后Ag3Sn颗粒沿钎料内部的共晶组织网络析出。

Ni对SnAgCuRE钎料及其钎焊接头性能的影响

以商用Sn3.8Ag0.7Cu为参照系,研究了Ni对Sn2.5Ag0.7Cu0.1 RE钎料合金及其钎焊接头性能的影响。研究结果表明,添加0.05%(质量分数)Ni能在不降低Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金抗拉强度的同时显著提高其伸长率,是商用Sn3.8Ag0.7Cu的1.4倍;相应地钎焊接头的蠕变断裂寿命最长,为未添加Ni时的13.3倍,远高于现行商用Sn3.8Ag0.7Cu的,满足微电子连接高强韧高可靠性无铅钎料合金系的需求。

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。

微量稀土及工艺参数对SnAgCu钎料合金润湿特性的影响

选用商用水洗钎剂,采用润湿平衡法研究了Sn2·5Ag0·7CuXRE系钎料合金在不同钎焊工艺参数下对表面组装元器件润湿特性的影响。研究结果表明:添加微量稀土(RE)可改善钎料的润湿特性,当RE添加量(质量分数)达0·1%时,润湿效果最好;钎焊温度升高、钎焊时间和预热时间延长,可不同程度提高润湿力,但钎焊温度过高、时间过长,润湿力下降;Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金在最佳钎焊工艺参数钎焊温度250℃、预热时间15s、钎焊时间5s时,润湿力最大,达到现行商用Sn3.8Ag0.7Cu钎料合金的润湿力,能满足表面组装对无铅钎料润湿性能的要求。

Sn-9Zn-xAg无铅钎料润湿性能及焊点力学性能

研究了合金元素Ag的添加量对Sn-9Zn无铅钎料润湿性能及其焊点力学性能的影响.结果表明,当Ag元素的添加量(质量分数)为0.3%时,钎料具有最好的润湿性能,焊点的力学性能最佳,焊接接头的断口形貌显示钎料与铜基板接头断口处有明显的韧窝,是典型的韧性断裂;当Ag元素的添加量(质量分数)为0.5%～1.0%时,钎料的润湿性能下降,当Ag元素的添加量(质量分数)增加到1.0%时,焊点的力学性能有所下降,在断口的韧窝底部有大颗的Cu-Zn,Ag-Zn金属间化合物.因此,Sn-9Zn无铅钎料中合金元素Ag的最佳添加量(质量分数)为0.3%.

Ag颗粒含量对SnCu基复合钎料性能的影响

利用颗粒增强原理研制了新型Ag颗粒增强SnCu基复合钎料,研究了Ag颗粒不同含量对复合钎料性能影响．结果表明:当Ag含量(体积分数)为5%时,复合钎料铺展面积最大,润湿角最小,钎焊接头蠕变寿命最长,比基体钎料提高23倍．

RE对SnAgCu钎料合金及焊点性能的影响

利用JSM-5610LV扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等测量方法,研究了微量RE对Sn-2.5Ag-0.7Cu无铅钎料的显微组织、润湿特性、拉伸强度及焊点剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明,向Sn-2.5Ag-0.7Cu中添加0.1%RE可明显细化钎料合金的显微组织,改善钎料合金的润湿特性,提高钎料合金的抗拉强度、伸长率及焊点剪切强度,增加焊点的蠕变断裂寿命。当RE添加量为0.5%时,由于形成了RE化合物而明显恶化钎料合金的性能。

Ag-Cu-Ti钎料钎焊单晶金刚石磨粒的研究

本文根据金刚石与其它元素的结合机理,分析了高强度连接元素Ni、Co、Mn、Si、B,低熔点连接元素Ag、Cu、Zn、Sn和强碳化物形成元素Ti、Cr、W对金刚石的连接作用,研制出6种适合不同焊接条件的钎焊单晶金刚石磨粒的合金钎料。试验结果表明,在焊接温度为940℃,真空钎焊无镀膜单晶金刚石磨粒与45钢基体时,用钎料90(Ag72-Cu)-10Ti合金箔的焊接强度比用AgCu共晶合金箔与Ti箔的焊接强度高。

Au-20.1Ag-2.5Si-2.5Ge新型中温钎料的组织与性能

选择成分（质量分数，％）为Au-20．1Ag-2．5Si-2．5Ge的中温钎料合金，采用中频感应真空熔炼法制备钎料合金铸锭，分别利用DTA、SEM对钎料合金的熔点及显微组织进行分析，并初步研究钎料与Ni的润湿性。结果表明，钎料合金的熔化温度区间为451．36-506．49℃；钎料合金形成了α＋β共晶组织，由于Si、Ge同时加入，共晶组织变质为细小分散的共晶体；钎料合金具备优良的可加工性以及与Ni具有良好的润湿性，且在焊接界面钎料合金已与Ni合金化形成金属间化合物。

Ag95CuNiLi钎料钎焊钛合金与不锈钢异种金属的性能分析 Ⅰ.钎料腐蚀性能

制备了Ag95CuNiLi钎料,研究了该钎料在核动力专用装置工况条件下的均匀腐蚀、点腐蚀和电偶腐蚀性能。均匀腐蚀试验结果表明,1500h后,均匀腐蚀减重趋于稳定,均匀腐蚀速率为7.2mg/(dm2·M)。点腐蚀试验结果表明,在整个试验过程中,钎料表面表现为均匀腐蚀,点蚀的迹象不明显。电耦腐蚀试验结果表明,钎料-不锈钢耦合电极中,钎料为阴极而得到保护,不锈钢母材为阳极,耦合电流在亚微安级;钎料-钛合金之间的电偶腐蚀中,钛合金母材为阴极而得到保护,钎料为阳极而加速腐蚀,耦合电流稳定在1.2μA,电流密度约为1.5×10-1μA/cm2,电偶腐蚀的敏感性不大。

Au-Ag-Ge钎料的研究

通过对Au-Ag-Ge三元相图的分析确定了Au-19.25Ag-12.80Ge共晶钎料,采取包复热轧后再冷轧制备出厚度为0.1mm的钎料合金薄带,测试了该合金的熔化特性和对Ni板的浸润性。研究结果表明该钎料合金的液、固相线温度分别为490.1℃和445.0℃,合金在≤550℃下对Ni板的润湿角<15°,在Ni板上的铺展面积随着温度从490℃升至550℃而逐渐增大。该合金可以满足电子器件封装焊接的要求。

Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料时效焊点界面IMC研究

以Sn2.5Ag0.7CuxRE/Cu钎焊为研究对象,借助于扫描电镜和X衍射检测手段,研究了二硫化钼介质下时效焊点界面IMC组织结构特征及生长行为。实验结果表明:时效焊点界面Cu6Sn5IMC呈现由波浪状→扇贝状→层状的形态变化。焊点界面Cu6Sn5和Cu3Sn IMC的生长厚度与时效时间平方根呈线性关系,Cu6Sn5IMC具有较小的生长激活能、较大的生长系数。添加0.1%(质量分数)RE时,界面Cu6Sn5和Cu3Sn IMC的生长激活能最大,分别为81.74 kJ/mol和92.25 kJ/mol,对应焊点剪切强度最高。

微米Ag颗粒对Sn-0.7Cu-xAg钎料焊点组织和力学性能的影响

研究了微米Ag颗粒对Sn-0.7Cu钎料焊点组织和性能的影响规律。研究结果表明:在Sn-0.7Cu中加入适量的Ag可以改善钎料的润湿性,但是当加入的Ag含量过高,反而会降低钎料的润湿性。当Ag含量为1%时,润湿性最好,铺展系数K为72.09%。增加Ag含量利于促进β-Sn/Cu6Sn5网状共晶组织的生成和非均匀形核反应的进行,细化β-Sn晶粒。当Ag含量为1%时,钎料焊点的抗拉强度最好,达到47.85 MPa。当Ag含量超过2%时,随着IMC层厚度的增加,焊点的抗拉强度逐渐降低。综合考虑,当Ag含量为1%时,钎料焊点的综合性能最好。

快速凝固Sn2.5Ag0.7Cu钎料中金属间化合物的形态及对焊点性能的影响

利用SP009A型半自动非金属系制造器,通过铜制单辊快淬工艺制得快速凝固态Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金薄带,采用JSM-5610LV扫描电镜及能谱仪,研究快速凝固态钎料合金的微观形貌及金属间化合物(IMC)特征;通过钎焊接头组织与剪切断口分析,研究IMC对钎焊接头韧性的影响机制。结果表明:快速凝固态钎料合金焊点界面处形成的排列紧密的小尺寸β-Sn能有效抑制界面处IMCCu6Sn5的长大;在钎焊过程中,钎料中过饱和固溶体析出大量尺寸细小、弥散分布的金属间化合物Cu6Sn5和Ag3Sn,凝固时可作为第二相粒子与初生相混杂在一起,形成细小共晶组织分布于钎缝中,改善了焊点韧性。

Sn-Zn-Bi-X(Ag,Cu)系钎料的断裂韧性研究

通过对两种具有代表性的无铅软钎料断口的分析,介绍了Sn-Zn-Bi-X(Ag,Cu)系钎料合金的断裂韧性的初步研究结果,发现Bi固溶于钎料基体导致了钎料合金脆性的增加,随着Bi含量的增加,脆性随之增大。同时发现,钎料的冷却方式对钎料的脆性倾向有较大的影响。

SnAg1.0Cu0.5对Ag30CuZnSn药芯钎料润湿性能及钎焊接头力学性能的影响

向Ag30CuZnSn药芯钎料药粉中添加SnAg1.0Cu0.5(SAC105)粉末,研究了不同SAC105含量对Ag30CuZnSn药芯钎料钎缝组织及钎焊接头性能的影响.结果表明,SAC105的加入可以显著提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能,随着SAC105的添加量增加,Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展面积增大.这主要是因为Sn元素的增加能显著降低钎料的熔化温度,从而增大液态金属的过热度,降低液态金属的粘度,增强液态金属的流动性,最终提高Ag30CuZnSn钎料在304不锈钢表面的润湿铺展性能. SAC105添加量为20%(质量分数)时,钎缝组织最细,主要由交织状的银基固溶体构成,相应的钎焊接头抗剪强度最大为453 MPa,提高了29.9%.