Cu-Ni交互作用对Cu/Sn/Ni焊点液固界面反应的影响

研究Cu/Sn/Ni焊点在250℃液固界面反应过程中Cu-Ni交互作用对界面反应的影响。结果表明:液固界面反应10 min后,Cu-Ni交互作用就已经发生,Sn/Cu及Sn/Ni界面金属间化合物(IMCs)由浸焊后的Cu6Sn5和Ni3Sn4均转变为(Cu,Ni)6Sn5,界面IMCs形貌也由扇贝状转变为短棒状。在随后的液固界面反应过程中,两界面IMCs均保持为(Cu,Ni)6Sn5类型,但随着反应的进行,界面IMC的形貌变得更加凸凹不平。Sn/Cu和Sn/Ni界面IMCs厚度均随液固界面反应时间的延长不断增加,界面IMCs生长指数分别为0.32和0.61。在液固界面反应初始阶段,Sn/Cu界面IMC的厚度大于Sn/Ni界面IMC的厚度;液固界面反应2 h后,由于Cu-Ni交互作用,Sn/Cu界面IMC的厚度要小于Sn/Ni界面IMC的厚度,并在液固界面反应6 h后分别达到15.78和23.44μm。

Cu/Sn/Ni焊点界面金属间化合物的生长及演变

【目的】研究Cu/Sn/Ni焊点在265℃下键合过程中界面金属间化合物的生长趋势及形貌演变。【方法】使用扫描电镜对焊点进行观察和分析。【结果】随着键合时间的增加,界面金属间化合物总厚度不断增加。在Cu-Ni的交互作用下,界面金属间化合物在Cu/Sn和Ni/Sn两侧表现出不同的界面形貌演变和生长速度。在等温回流的四个时间节点中,Cu/Sn侧的金属间化合物生长速率呈先快后慢的趋势,而Ni/Sn侧则为先慢后快。此外,在Cu/Sn/Ni焊点等温回流的四个时间节点中,Cu/Sn侧和Ni/Sn侧金属间化合物的微观形貌存在明显差异。【结论】本研究为深入理解焊点界面金属间化合物的生长规律提供了有价值的参考。

Cu-Sn、Ni-Cr、Co烧结助剂对Ni_(3)Al基金刚石复合材料性能的影响

采用真空热压法制备了Ni_(3)Al基金刚石复合材料,研究了不同烧结助剂对复合材料力学性能和微观结构的影响,并对Ni_(3)Al基金刚石钻头的钻孔性能进行了测试。结果表明,在添加0~30vol%的Cu-Sn、Ni-Cr、Co烧结助剂后,Ni_(3)Al基金刚石刀头的致密度、抗弯强度、硬度得到提高。Ni3Al基金刚石复合材料的抗弯强度随着Ni-Cr、Co烧结助剂含量的增加而提高。Cu-Sn、Ni-Cr烧结助剂中的Cr元素在金刚石的表面出现了富集现象。将添加Cu-Sn、Ni-Cr烧结助剂的Ni_(3)Al基金刚石复合材料制备成工具进行钻削测试,发现Ni_(3)Al基金刚石复合材料的失效形式可以分为微破碎、磨耗、宏观破碎3种形式,钻削试验中并没有发现整颗金刚石脱落的现象,表明Ni_(3)Al基对金刚石的把持力较大,强度较高。

温度与镀层对Sn-Cu-Ni无铅钎料润湿性能的影响

采用润湿平衡法测定了在不同试验温度下Sn-Cu-Ni无铅钎料在Cu,Au/Ni/Cu,SnBi/Cu三种基板上的润湿时间和润湿力,研究了钎焊温度对Sn-Cu-Ni无铅钎料在不同基板上润湿性能的影响。结果表明,温度升高使Sn-Cu-Ni无铅钎料的表面张力减小,能显著缩短钎料在铜片上的润湿时间,提高润湿力;Ni/Au或SnBi等镀层能显著降低钎料/基板界面张力,因此Sn-Cu-Ni无铅钎料在Au/Ni/Cu或SnBi/Cu基板上的润湿性能优于在Cu基板上的润湿性能。

Cu-15Ni-8Sn-0.4Si合金铸态组织结构及成分偏析研究

用金相、扫描电镜及电子能谱微区成分分析等方法对添加少量Si的Cu 15Ni 8Sn合金的铸态组织结构及成分偏析进行了研究。结果发现 :Cu 15Ni 8Sn 0 .4Si合金的铸态组织分为三层 ,除具有明显的枝晶外 ,还有块状的 (Cu、Ni) 3Sn相和溶有少量Cu的Ni2 Si和Ni3Sn相组成的第二层 ,在两层之间为组织形态复杂的过渡区。宏观上铸态组织存在Sn的反偏析 ,Sn的含量从外到内呈现下降趋势。与非真空熔铸相比真空熔铸能明显改善Cu 15Ni 8Sn 0 .4Si合金反偏析现象。均匀化退火对改善Sn的反偏析作用不大 ;枝晶组织可基本消除 ,但Ni、Si元素形成的化合物仍难以完全溶解。添加少量Si的Cu 15Ni 8Sn合金由于Ni2 Si和Ni3Si相的形成 ,通过阻碍晶粒长大和时效沉淀而强化合金。

氮气保护对Sn-Cu-Ni-Ce无铅钎料润湿性的影响

基于润湿平衡原理测定了不同温度与不同气氛下Sn-Cu-Ni-Ce钎料在Cu基板上的润湿行为，研究了气氛、温度以及微量稀土元素Ce对其润湿性能的影响。结果表明。采用氮气保护时，Cu基板表面张力提高，钎料表面张力降低，润湿时间缩短了20％～50％，润湿力也显著提高；温度升高使Sn-Cu-Ni-Ce钎料的表面张力减小，显著缩短了钎料在Cu基板上的润湿时间；稀土元素Ce可显著降低熔融钎料的表面张力和钎料，基板间的界面张力，从而使Sn-Cu-Ni-Ce钎料的润湿性能较Sn-Cu-Ni钎料有了显著的改善。

Cu-9.5Ni-2.3Sn合金的加工与组织性能

Cu-9.5Ni-2.3Sn合金具有很高的加工硬化特性以及固溶时效强化效果。通过急冷处理获得的α过饱和固溶体组织,利用冷变形和时效处理过程中出现的结构调整,提高合金的抗拉强度和延伸率。通过试验室配制的合金铸锭,研究合金热轧、冷轧加工过程及其性能的变化。试验研究结果表明:合金热轧前采取650℃×10h均匀化处理,铸锭经850℃×30min加热后热轧,50%一次冷轧,850℃×60min固溶,50%二次冷轧,480℃×2h时效,65%三次冷轧变形后,合金的抗拉强度可达732.1MPa、电导率为9.8%IACS。

喷射成形Cu—15Ni-8Sn合金的相组织及时效硬化

研究了喷射成形Cu－15Ni－8Sn合金的相组织及时效硬化，并与冶铸工艺的同种合金对比结果表明，用喷射成形技术制备的合金，呈现等轴晶，晶粒细化，成分分布均匀；Spinodal分解和DO22结构的γ－（Cux。

真空熔铸法和快速凝固法制备的Cu-15Ni-8Sn-XSi合金的组织研究

利用金相、扫描电镜及电子能谱微区成分分析等方法对采用真空熔铸法和快速凝固法制备的不含Si及添加不同Si含量(0.3%和1.2%)的Cu-15Ni-8Sn合金的铸态组织形貌及构成进行了研究。结果发现,采用真空熔铸法所制备的合金的铸态组织具有发达的枝晶,且明显地分为3层,添加的Si由于与Ni结合生成Ni3Si相而细化了枝晶。与真空熔铸法相比,采用快速凝固法制备的添加少量Si的合金,其晶粒均匀细小,枝晶基本消除,微区成分更均匀。相对Si含量较少(0.3%)的合金,当Si含量增加到1.2%时,由于Si抑制了Sn在基体中的固溶度,导致合金中Sn的显微偏析有所加剧。

国内Spinodal分解Cu-Ni-Sn系合金研究进展

全面回顾了国内自开展Spinodal分解Cu-Ni-Sn系合金研究以来所做的工作,系统介绍了Cu-Ni-Sn系合金的组织、性能、添加元素的作用以及制备方法,并指出进一步提高合金性能、开发能抑制Sn偏析的合金制备新技术是今后研究的方向。

Cu-Ni-Sn-Ti活性钎料成分设计与优化

利用混料回归设计建立了Cu-Ni-Sn-Ti活性钎料成分与剪切强度、润湿性能的回归方程,分析了成分质量分数对接头剪切强度和钎料润湿性能的影响规律。结果表明:增加Ti含量有助于提高钎料的润湿性能,但同时也使接头的剪切强度下降;添加适量的Sn能明显改善接头剪切强度和钎料的润湿性能。在综合考虑成分变化对钎料熔化温度区间等影响后,优化设计出用于钎焊连接立方氮化硼超硬材料的w(Ti)=10%~12%、w(Sn)=3%~5.5%的Cu-Ni-Sn-Ti活性钎料。

Cu-Ni-Sn三元系相平衡的热力学计算

基于Cu-Ni-Sn三元系的相平衡和热力学的实验信息,采用亚正规溶体模型描述液相和fcc相的Gibbs自由能,为了预测该体系中bcc相的A2 B2有序无序转变,bcc相的Gibbs自由能采用双亚点阵模型进行描述。利用CALPHAD(相图计算)方法评估了Cu-Ni-Sn三元系各相的热力学参数,计算的富Cu侧相图和热力学性质与实验数据比较一致。并对该三元系中bcc相的A2 B2有序无序转变及fcc相的溶解度间隙进行了计算。这些计算结果对利用析出强化以及Spinodal分解开发高强度和高导电性的新型Cu基合金的组织设计具有一定的指导意义。

激光近净成形Ni-Cu-Sn合金

利用激光近净成形技术成形出无变形的Ni-Cu-Sn合金样品。沿沉积方向显微组织主要为柱状晶,呈外延式跨层生长,长度随工艺参数不同而变化。平均显微硬度HV0.2在1700MPa左右,而弹性模量和延伸率波动较大,这与高功率下近净成形颗粒全熔化的凝固特性有关。

Cu15Ni8Sn合金的机械合金化

通过Ｘ 射线衍射仪、透射电镜、扫描电镜分析了Ｃｕ１５Ｎｉ８Ｓｎ 三元合金的机械合金化过程中晶粒尺寸、形貌和微结构变化， 以及相的演变。随着球磨时间的增加， αＣｕ 晶粒尺寸减少， 点阵参数与应变量增大。球磨过程中粉末颗粒形貌变化过程与二元系合金相似。发现了球磨３ ｈ 有ηＣｕ６Ｓｎ５亚稳相出现， 随后该相无序化， 最终形成了纳米晶超饱和Ｃｕ（Ｎｉ，Ｓｎ）

Sn-Cu-Ni-Ce钎料对激光钎焊焊点力学性能的影响

采用Sn-Cu-Ni-Ce无铅钎料,研究了半导体激光软钎焊和红外再流焊方法对QFP48器件和0805矩形片状元件两种典型元器件的钎焊性能,针对使用不同成分钎料所得到的钎焊焊点,采用微焊点强度测试仪研究了其焊点力学性能的分布规律。结果表明,使用Sn-Cu-Ni-Ce钎料时,最佳激光输出电流显著高于Sn-Ag-Cu钎料或Sn-Pb钎料。Sn-Cu-Ni-Ce钎料成分相同时,半导体激光软钎焊得到的焊点力学性能显著优于红外再流焊焊点的力学性能;稀土元素Ce的加入能够改善Sn-Cu-Ni无铅钎料焊点的力学性能,Ce含量达到0.03%时,焊点的力学性能最佳。

微量锗对Sn-0.7Cu-0.05Ni钎料微观组织与性能的影响

为改善Sn-0.7Cu-0.05Ni钎料抗氧化性差及溶铜速率快的问题,向Sn-0.7Cu-0.05Ni钎料中添加微量锗,研究了不同锗添加量（质量分数0.01%~0.10%）对SnCuNi钎料合金显微组织及性能的影响。结果表明,微量的锗能显著细化Sn-0.7Cu-0.05Ni钎料合金组织,抑制金属间化合物的生长,改善合金的组织分布,提高钎料的润湿性及力学性能。此外,锗的添加还能显著提高钎料的抗氧化性并降低溶铜速率,当锗的质量分数从0增至0.10%时,溶铜速率从0.117 m/s降至0.110 m/s。

喷射成形Cu15Ni-8Sn合金的时效硬化研究

采用硬度测量、光学显微镜、X射线衍射及透射电镜 (TEM)等试验方法 ,研究了喷射成形Cu 1 5Ni 8Sn合金的时效硬化。结果表明 ,合金的时效硬化与其相组成及转变过程有关。有 3个过程影响合金硬化 ,即Spinodal调幅分解、亚稳γ′ (Cux,Ni1 -x) 3Sn相 (DO2 2 有序结构 )的形成及不连续沉淀γ (Cux,Ni1 -x) 3Sn相 (DO3有序结构 )的析出 ,前两者对硬化具有促进作用 ,而后者对硬化产生不利影响。

用Cu-Sn-Ti-Ni钎料钎焊聚晶立方氮化硼的界面微结构分析

采用Cu、Sn、Ti、Ni单质粉混合制备了活性钎料,在真空炉中对聚晶CBN进行了钎焊连接,实现了聚晶CBN与Q235钢基体的高强度连接。运用SEM、EDS观察了聚晶CBN与钎料的界面微观组织、元素分布,进行了断口形貌分析。结果表明,该钎料对聚晶CBN的润湿性较好,聚晶CBN的表面发生了界面反应,生成了含有Ti、N元素的化合物,聚晶CBN与钎料的结合强度高于钎料本身的强度。

高弹性导电合金Cu-Ni-Sn的研究现状

Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金是调幅分解强化型合金。与铍青铜相比，该合金性能优良、价格便宜，因此是一种很有发展前途的铜基弹性材料。本文综述了Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金的研究现状，对材料的制备、热处理工艺、合金的强化机理、微观结构、性能、及它们在电子工业中的应用作了介绍。

Cu/Sn-58Bi/Ni焊点液-固电迁移下Cu和Ni的交互作用

采用浸焊方法制备Cu/Sn-58Bi/Ni线性焊点,研究5×103 A/cm2、170℃条件下液-固电迁移对Cu/Sn-58Bi/Ni线性焊点Cu、Ni交互作用以及界面反应的影响。无论电流方向如何,在液-固电迁移过程中焊点均表现为"极性效应",即阳极界面金属间化合物(IMC)持续生长变厚,且一直厚于阴极界面的IMC。电迁移显著加快了Cu、Ni原子的交互作用。当电子由Ni流向Cu时,在化学势梯度和电子风力的耦合作用下,Ni原子扩散至阳极Cu侧参与界面反应生成(Cu,Ni)6Sn5类型IMC,同时一定量的Cu原子能够逆电子风扩散到Ni侧,参与界面反应生成(Cu,Ni)6Sn5类型IMC;当电子由Cu流向Ni时,大量的Cu原子扩散至Ni侧,并参与界面反应生成(Cu,Ni)6Sn5类型IMC,然而,Ni原子在逆电子风条件下无法扩散至Cu侧,从而使阴极Cu侧界面始终为Cu6Sn5类型IMC。此外,无论电流方向如何,焊点内都没有出现Bi的聚集。