Al-Si-Cu-Mg钎料真空钎焊6061铝合金工艺研究

为了解决6061铝合金熔点与现有货架产品Al-Si-Cu-Mg系钎料熔点较为接近、钎焊工艺难以控制的难题,开展了Al-Si-Cu-Mg系钎料钎焊6061铝合金的工艺研究。通过合理的焊接工艺参数试验设计,得出了合适的6061真空钎焊焊接工艺参数。对钎焊样件进行组织性能分析及耐腐蚀性试验,发现在合适的钎焊工艺参数控制下,钎焊接头中的Cu在焊缝区域产生了扩散,只有极少量的Cu与Al形成了共晶组织。中性盐雾试验结果表明,钎焊缝中极少量的Al-Cu共晶组织对其抗腐蚀性影响不大。

电子组装用SnAgCu系无铅钎料合金与性能

论述无铅钎料替代的紧迫性,综述无铅钎料的发展现状,特别讨论了以SnAgCu三元系合金为代表的无铅钎料的特点与优势。SnAgCu三元钎料合金在一个较大成分范围熔化温度都接近共晶温度,在SnAgCu钎料合金中添加微量La、Ce混合稀土,构成新的四元合金,既能保持SnAgCu钎料的优良物理性能及钎焊工艺性能,又能显著提高SnAgCu合金的抗蠕变性能及服役可靠性,同时钎料成本低廉,具有自主知识产权,在钎料的生产和使用上将免于国外专利的困扰,为国内钎料生产企业提供了有竞争性的无铅焊料合金。另外,采用微米／亚微米颗粒,可进一步增强无铅钎料的抗蠕变性能及组装接头的尺寸稳定性,可满足光通讯、宇航、汽车等电子设备制造的特殊要求。

电子组装用SnAgCu系无铅钎料的研究进展

SnAgCu钎料广泛应用在电子组装领域,被认为是传统SnPb钎料的最佳替代品。但与Sn63Pb37钎料相比,SnAgCu钎料抗氧化能力差,钎料内部及焊点界面存在脆性金属间化合物块及服役期间焊点抗蠕变、疲劳性能较低。添加合金元素和纳米颗粒可以显著改善SnAgCu钎料的组织和性能,提高焊点可靠性。这对发展新型高性能无铅钎料是一个行之有效的办法。本文结合国内外SnAgCu系无铅钎料的最新研究成果,全面阐述了合金元素和纳米颗粒等因素对钎料的润湿性、抗氧化性以及焊点显微组织和可靠性的影响,指明了该钎料目前研究中存在的问题及今后的研究方向。

含稀土Sn-Zn-Bi系无铅钎料润湿性能的研究

通过向Sn-Zn-Bi系钎料合金中添加适量合金元素Ga,Cu和La,制备了对Cu母材具有较好润湿性能的Sn-8.9Zn-2.7Bi-1.0Ga-0.5Cu-0.2La无铅钎料,其润湿角为25.1°。同时,还研究了无铅钎料中稀土元素La以及合金元素Ga的微量变化对钎料的润湿性及与母材金属结合界面组织结构的影响。研究发现,La和合金元素Ga的含量对Sn-Zn-Bi系无铅钎料润湿性能有较大影响,适量添加无论是在空气中还是在氮气保护下,均可以改善钎料的润湿性。

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-Bi系钎料焊接性能研究

讨论了电子软钎料的钎焊性能及其影响因素,钎料的钎焊性能很大程度取决于钎料对基板的润湿性能,而润湿性能与液态钎料在基板上的液、固、气三相界面张力有关。通过建立简化的数学模型,得出了润湿角与钎料熔滴铺展面积间的数学关系式。文中采用铺展面积法对Sn-Ag-Bi系钎料钎焊性能进行评估,结果表明在添加少量的Zn,可在一定程度上提高钎料的润湿性能,并可减少Bi的用量。

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。

合金元素对Cu-P系钎料性能影响的研究现状

综合介绍了国内外对Cu-P系钎料的研究现状,阐述了为改善Cu-P系钎料的不足之处,研究者通过添加合金元素(特别是Ag,Sn,Ni,Si,Zr,Sb,B以及各种稀土元素等)改善与提高Cu-P系钎料熔化特性、润湿性能、力学性能、显微组织等研究成果。研究表明:Ag,Sn和Ni是降低铜磷钎料熔化温度的最有效元素,而稀土元素Si,Zr,Sb的添加则能显著改善铜磷钎料的润湿性及塑韧性,且随着合金元素的添加钎缝的组织和性能也得到明显改善。同时简述了在研究过程中遇到的问题以及相应的解决方法,为后续的研究提供理论参考,并对Cu-P系钎料未来的发展趋势进行了展望。

Ag-Cu-Zn系钎料的研究现状

综合介绍了国内外关于Ag-Cu-Zn系钎料的研究现状,详细阐述了Sn,In,Mn,Ni,P,Ga和稀土La,Ce等元素对钎料的熔化特性、微观组织、润湿性以及钎焊接头力学性能的影响,同时分析了S,Ca,O,N等杂质元素对Ag-Cu-Zn系钎料的有害作用,对低银钎料的研究做了概述,并对Ag-Cn-Zn系钎料的发展做了展望,认为Ag-Cu-Zn系钎料的研究仍将以合金改性为主要方向,同时深入研究杂质元素的影响机制和控制方法,以进一步提高钎料性能,满足日益严苛的生产技术要求。

SnAgCu系无铅钎料合金力学性能及钎焊性能研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDX)及Instron电液伺服疲劳拉伸试验机,对SnAgCu系无铅钎料合金的力学性能和钎焊性能进行了研究。结果表明,适量的稀土元素Ce的添加显著地延长了Sn3Ag2.8Cu钎焊接头在室温下的蠕变断裂寿命,Sn3Ag2.8Cu-0.1Ce钎焊接头的蠕变断裂寿命超过Sn3Ag2.8Cu钎料的9倍;同时,使Sn3Ag2.8Cu合金的延伸性能也得到了显著改善,伸长率达到15.7%;Sn3Ag2.8Cu-0.1Ce与铜基板的扩散层厚度比Sn37Pb厚,但是比Sn3Ag2.8Cu薄。

铜对镍铬硼硅系钎料性能的影响

本文研究了铜对低硼、低铬镍基钎料工艺性能的影响。试验结果表明，在降低镍基钎料中硼、硅元素的同时加入适量的铜可以使钎料的熔点基本不变。由于铜的加入，增大了钎缝中固溶体比例、减少了钎缝组织中的化合物，接头的ＭＢＣ值明显增大，使钎焊接头对钎焊间隙的敏感性降低。随着钎料中铜含量的增加，钎料及其钎焊接头的耐蚀性相应增强。但是，铜的加入对接头的热强性有不利的影响。

Cu和Ce对Sn-Zn系钎料合金物理性能和化学性能的影响

通过向Sn-Zn系钎料合金中添加Cu和单一稀土Ce,利用金相显微镜(OM)、差热分析仪(DTA)和热重分析仪(TGA)研究Cu和单一稀土Ce对合金的物理性能和化学性能的影响。结果表明,添加Cu和单一稀土Ce都可以提高焊锡合金的熔点,这是因为Cu和Ce的熔点都远远高于Sn-Zn系钎料合金的熔点,从而增加了合金的熔程,提高熔点;当添加Cu含量为4%,稀土含量为0.05%时,合金的润湿角最小为49°;从合金的化学性能来看,在2%Cu的合金中随着稀土含量的增加,合金氧化呈现先增重后失重的现象,在4%Cu的合金中随着稀土含量的增加,合金一直处于失重状态。从综合性能来看,最佳的合金成份是Sn-8Zn-2Cu-0.05Ce。

改善Sn-Bi系无铅钎料力学性能的研究进展

电子产品微型化、集成化、绿色化促进了无铅钎料的发展。Sn-Bi系钎料以其优良的综合性能成为近年来比较有发展潜力的低温无铅钎料之一,但是Sn-Bi系钎料中Bi的脆性在很大程度上限制了其应用。综述了Ag、Cu、Zn、Sb、Ni、稀土元素以及冷却方式和温度对Sn-Bi系钎料力学性能的影响及机理,并展望了改善Sn-Bi系钎料力学性能的研究方向。

微观压痕法测量Sn-Ag-Cu系无铅钎料的力学性能

Sn-Ag-Cu系合金是最有可能替代Sn-Pb钎料的无铅钎料。介绍了一种测量其力学性能的新方法,即通过微压痕仪精确测量不同加载速率下压子的压入深度h与加载载荷F的关系来确定钎料的弹性模量E和蠕变速率敏感指数m。结果表明加载速率对钎料蠕变压痕F-h曲线和压入深度有着重要的影响;OliverPharr方法确定的钎料弹性模量取决于卸载过程而与加载速率无关。基于压痕做功概念定义了压痕蠕变硬度和蠕变应变速率,从而给出钎料的蠕变速率敏感指数。Sn3.5Ag0.75Cu与Sn3.0Ag0.5Cu钎料蠕变压痕测试表明合金成分影响SnAgCu系无铅钎料的力学性能。

Sn-Zn系钎料研究及应用现状

随着钎料无铅化的发展,Sn-Zn钎料以其低廉的成本,与SnPb钎料相近的熔点成为无铅钎料研究的重点。但是Sn-Zn钎料存在易氧化,抗腐蚀性差,润湿性差的问题,通常在SnZn钎料中加入不同元素,改善其性能。主要阐述不同添加元素B i、A l、In、Re(稀土元素)、Ag、Cu、P和多元合金对SnZn钎料自身性能和钎料与Cu结合性能的影响,概述SnZn系钎料的工业应用现状。

急冷型Sn-Ag-Cu系钎料钎焊接头力学性能与显微组织

采用单辊法制备了急冷型Sn-Ag-Cu系钎料合金,在对其进行熔化温度特性和XRD分析检测后,进行了钎焊工艺试验,并对所得接头的抗剪强度和显微组织进行了测试分析,研究了钎焊温度对接头组织性能的影响。结果表明:在不同的钎焊温度条件下,接头界面处金属间化合物的形成及分布是不同的,并由此导致了接头抗剪强度的变化。

SnAgCu系无铅钎料技术发展

本文主要讨论了SnAgCu系无铅钎料技术及专利的发展现状,分析其特点与优势,发现该合金在一个较大成分范围熔化温度都接近共晶温度。研究发现在该合金中添加微量La、Ce混合稀土,在保持原有优良物理性能及钎焊工艺性能的同时合金的抗蠕变性能及服役可靠性,同时钎料成本低廉。另外,采用微米/亚微米颗粒,可进一步增强其抗蠕变性能及组装接头的尺寸稳定性,满足光通讯等电子设备制造的特殊要求。

Ti对Ag—Cu系活性钎料微观组织及性能的影响

研究了Ti对Ag—Cu系活性钎料的润湿性、力学性能及微观组织的影响。结果表明,随着含Ti量(6～12wt%)增加,Ag—Cu—Ti系活性钎料对被焊基体c—BN的润湿性提高,而钎料显微硬度升高脆性增加,钎焊接头强度降低。Ag—Cu—Ti系活性钎料是由α—Ag固溶体、α′—Cu固溶体、Ag—Cu共晶和Ag-Ti、CuTi3等化合物组成。随含Ti量增加,α—Ag固溶体、脆性化合物增加,共晶组织减少,由于脆性化合物增加,钎料铸态组织中有微裂纹形成。当含Ti量为10wt%时,钎焊c—BN接头界面结合致密,形成化合物型界面,实现Ag—Cu—Ti系活性钎料与c—BN的界面冶金结合。

Sn-Ag系电子无铅软钎料的超电势研究

随着微电子表面组装技术 ( SMT)的迅速发展和公众环境意识的增强 ,无铅软钎料成为近年来研究的焦点。主要研究了 Sn- Ag系合金钎料的超电势电化学性能 ,并且与传统的 Sn-Pb近共晶合金进行了对比。试验证明在酸、碱两种不同的溶液环境中 ,无铅软钎料和 Sn- Pb合金的超电势有明显的差异。并指出含铋的钎料的超电势随着铋的含量的增加而降低 。

微电子组装中Sn-Zn系无铅钎料的研究与开发

无铅钎料的研究开发是我国电子材料行业目前面临的紧迫课题。其中Sn-Zn系无铅钎料具有低的熔点,优良的力学性能,能获得可靠的钎焊接头,且其原材料丰富、价格便宜,有望替代Sn-Pb钎料。但该系钎料易氧化,抗腐蚀性较差,目前还未得到广泛的采用。介绍了开发新型无铅钎料应满足的要求,及几种有潜力的Sn-Zn系无铅钎料。