锡青铜带C5111热浸镀锡的IMC层研究

文章以锡青铜C5111高精度带材的热浸镀锡生产实践为例,采用扫描电镜研究了冷却强度、热镀温度、锡液成分对镀层及IMC层薄厚的影响和工艺控制方法,分析了IMC层厚度对抗高温老化性能的影响。

退火态CFR镁/铝复合板界面形貌与力学性能研究

通过对波-平轧制镁/铝复合板进行退火处理,研究了退火温度和退火时间对镁/铝复合板界面微观组织和力学性能的影响规律。结果表明, 200℃/30 min退火平直镁/铝复合板新结合界面生成薄的Mg_(17)Al_(12)相扩散层,这可以促进界面冶金结合,提升界面结合强度。当250℃/30 min退火时,新结合界面迅速扩展,进一步形成由Mg_(17)Al_(12)相和Mg_(2)Al_(3)相共同构成的IMCs层。当退火温度升高到300℃时,界面整体形成连续分布的IMCs层,退火温度越高或退火时间越长, IMCs层厚度越大。高温退火处理时,强塑性变形可以加速波谷位置界面原子间的扩散,导致同种化合物波谷位置的生长激活能小于波峰位置,从而造成波谷扩散层厚度大于波峰。退火态镁/铝复合板弯曲测试后,界面无分层、基体无脱落。随着退化温度的升高,平直镁/铝复合板高温拉伸抗拉强度下降,而断裂伸长率增加。

时效时间对Sn-0.7Cu-xNi钎焊接头界面IMC生长行为和拉伸性能的影响

研究了不同时效时间下Sn-0.7Cu及Sn-0.7Cu-0.05Ni钎焊接头界面IMC的生长行为和拉伸性能的演变规律。结果表明,Cu/Sn-0.7Cu/Cu和Cu/Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu接头的界面IMC层厚度均随时效时间的增加而增加,适量添加Ni颗粒可以有效抑制该层的长大趋势;两种接头的抗拉强度均随时效时间的增加呈下降趋势,断裂形式由焊后的韧性断裂转变为脆性断裂;对这两种接头进行对比发现,适量的Ni颗粒可以使钎焊接头在获得较高抗拉强度的同时仍保持较好的塑形性能。

ZnO纳米颗粒对Cu(Mo)/Sn-3.0Ag-0.5Cu-xZnO焊点界面IMC生长行为的影响

采用F4N回流炉制备了0.5wt%和1.0wt%两种ZnO纳米复合钎料Cu(Mo)/Sn-3.0Ag-0.5Cu的焊点。在170℃对焊点进行不同时间(0、48、96、144、192和240 h)的等温时效处理。采用SEM对焊点界面形态进行分析。结果表明随着时效时间的增加,界面形态由间断的扇贝状演化为连续的扇贝状。相同时效时间下,0.5wt%ZnO纳米复合钎料的界面金属间化合物(IMC)层较1.0wt%ZnO复合钎料的界面平缓,界面IMC的扩散系数随着ZnO含量的增加而增大,分别为5.44×10^(-18)m^2/s和8.03×10^(-18) m^2/s。探明了ZnO纳米颗粒阻碍界面IMC层生长的机理。

细间距DRQFN器件的返修工艺

QFN具有优异的电性能、热性能以及尺寸小和轻薄化的特点,广泛地应用于各领域电子产品中。针对细间距双排QFN(DRQFN)器件返修成功率低的问题,提出了双面预上锡的返修方法,并对返修后的焊透率进行测定,对焊点进行金相分析。试验结果表明,通过这种方法返修的焊透率在85%以上,焊点与母材连接处的金属间化合物(IMC)层厚度适中。

Cs对铝/钢激光熔钎焊接头组织及性能的影响

以无Cs型和含Cs型AlSi12药芯焊丝为填充金属,进行6061铝合金和Q235钢激光熔钎焊试验研究,用光学显微镜、扫描电子显微镜对熔钎焊接头的宏观形貌、微观组织进行分析,探讨药芯焊丝中Cs元素对AlSi12焊丝在钢表面的润湿铺展性能、接头微观组织及拉伸性能的影响。研究结果表明,药芯焊丝中加Cs元素,大大提高了熔融的焊丝在母材背面的润湿铺展性能,从而获得饱满美观的铝合金/钢激光熔钎焊接头形貌。Cs元素通过冶金反应过渡进入铝合金/钢焊接接头中,一定程度上阻碍了Al,Fe之间的反应,降低了接头界面反应层的金属间化合物层(IMCs)厚度,但是略微降低了接头的抗拉强度。

射频隔离器高功率密度负载焊接可靠性

射频隔离器大功率密度负载在工作时,需要承受功率信号带来的温度冲击。良好的负载焊接质量可以提高负载的可靠性,负载焊接的可靠性又直接影响隔离器的可靠性,因此深入研究负载焊接机理十分必要。首先对极限工作条件下针对隔离器不同厚度IMC层进行热-力耦合仿真分析和可靠性预估,然后从原材料、印锡工艺、焊接方式三方面分析其对焊接风险的影响。结果表明,通过对焊接工艺进行优化,IMC层连续、致密、均匀,空洞率低于20%;可靠性试验结果表明,未出现打火、击穿现象,负载未出现裂纹;同时电性能无异常,满足性能指标要求。

强磁场下Sn-3Ag-0.5Cu/Cu界面金属间化合物生长行为

研究了3 T和8 T强磁场作用下Sn-3A g-0.5Cu/Cu焊接接头界面金属间化合物在170℃时效过程中的生长行为.结果表明:强磁场作用下界面金属间化合物层的厚度随着时效时间的延长而增加,且呈抛物线规律;随着磁场强度的增大,Sn-3A g-0.5Cu/Cu界面金属间化合物的生长速度加快.分析认为强磁场的存在加快了原子的运动,提高了原子的扩散系数,从而加快了界面金属间化合物层的生长速度.

Cu/Ti电子束叠加焊接对金属间化合物层的影响(英文)

对QCr0.8/TC4进行电子束焊接,研究焊缝中金属间化合物层(即IMC-layer)对接头力学性能的不利影响,提出利用电子束二次叠加焊接方式来改善接头性能的思路。结果表明,对中焊时在铜侧熔合线处形成的金属间化合物层,偏铜侧焊接时在钛侧熔合线处形成的金属间化合物层,是接头中的薄弱环节。利用电子束叠加焊接方式,须合理设计焊接顺序。先进行对中焊,再利用偏铜侧焊接,可将第一道焊缝形成的金属间化合物层破碎重熔,形成组织较好的化合物层,改善接头的力学性能。接头的抗拉强度为276.0MPa,达到了母材强度的76.7%。

老化对sn-Ag-Cu焊料／Ni-P镀层界面结构和剪切强度的影响

对Sn-3．5Ag-0．7Cu／Ni-P界面上的焊点进行了150℃固相老化和250℃液相回流老化实验,两种条件下焊料体内和界面处金属间化合物的成分、长大速率及形貌均有较大差异,在液相回流条件下金属间化合物长大更快,对焊点的可靠性有较大的影响,延长固相老化时间,焊点内生成大尺寸的Ag_3Sn相；高温液相回流有Ni_sP层生成,降低焊点的焊接强度。

阻挡层的表面镀覆将走上主导地位

文章概要地评述了PCB表面涂覆层的发展过程,指出PCB表面涂覆层已走向具有"阻挡层"主导的年代。传统没有阻挡层的表面涂覆层会形成金属间互化物(IMC)或者扩散层等缺点,削弱连接盘的结合力而影响可靠性。采用有"阻挡层"结构可避免金属间形成互化物和互相扩散,可稳定或提高焊接的结合力。化学镀镍浸金存在着明显的缺点,将被具有致密结构的阻挡层的化学镀镍浸钯浸金或化学镀镍-钯合金所取代。

冷喷涂Zn中间层对Mg/Al异种金属超声波焊接性能的影响

Mg/Al异种金属超声波焊接(USW)是当前研究的热点问题,但在焊接过程中形成的金属间化合物(IMC)导致接头强度较低。为提高接头强度,预先利用超音速冷喷涂技术在Mg板表面喷涂Zn粉作为中间层,后进行超声波点焊试验,分析了接头的微观组织和力学性能。研究表明:无中间层接头界面出现了大量的Mg-Al系金属间化合物Al12Mg17,含Zn中间层接头界面中存在延性金属间化合物MgZn2。Zn中间层有效阻止了Mg/Al相互扩散,抑制了Mg-Al系IMC的生成,提升了接头的性能,与无中间层接头相比,最大拉伸剪切载荷提升11.5%,剥离强度提升了29.5%。

添加Ni中间层镁/钢激光熔钎焊接头的组织和性能

通过添加0.1 mm的Ni片,对AZ31B镁合金板和Q235低碳钢进行激光熔钎焊搭接试验,分析添加Ni中间层后接头的宏观形貌、元素分布与微观组织和力学性能。结果表明:添加Ni中间层的熔钎焊接头焊缝成形良好。焊缝由镁侧焊缝、金属间化合物(IMC)层、钢侧焊缝组成。根据元素分布发现,加入Ni中间层后,在IMC层出现Mg元素向下、Fe元素向上扩散的现象。进一步研究发现,接头镁侧焊缝主要由α-Mg+β-Mg_(17)-Al_(12))组成;IMC层由Mg_(2)Ni、AlNi相和(α-Mg+Mg_(2)Ni)共晶组织组成;钢侧焊缝由Fe-Ni固溶体组成。其中,IMC层中的树枝状的Mg_(2)Ni有机械咬合的作用,AlNi相对熔钎焊接头具有强化作用,使接头的力学性能提高。随着线能量的增加,接头拉剪强度σ_(b)呈现出先增大后减小的趋势。当P=1250 W、v=20 mm·s^(-1)、线能量Q=625 J·cm^(-1)时,添加Ni中间层的镁/钢焊接头的σ_(b)最高,达到198 MPa。

电子封装中Au80Sn20焊料与镀层之间的相互作用及组织演变

电子元器件常通过镀层提高可焊性,主要包括Au、Ni、Cu、Au/Ni(Ti)、Au/Pt/Ti、Au/TiW等。Au80Sn20焊料是电子封装中的常用材料,文中总结了AuSn焊料与镀层之间的相互作用及组织演变。润湿性主要取决于AuSn焊料表面的氧化以及镀层在AuSn焊料中的溶解速度,Cu、Pt的原子结构与Au相似,以置换原子的形式溶解在AuSn焊料中,Ti与AuSn焊料之间的润湿性较差。AuSn焊料与镀层发生界面反应生成(Ni,Au)3Sn2、ζ-(Au,Cu)5Sn、Au5Sn、Ni3Sn4等金属间化合物(IMC),IMC的形成和组织演变与焊点结构、工艺参数、服役条件等因素有关。

Ni-B/Ni-P焊盘结构对CBGA植球焊点性能的影响

化学镀镍工艺因其无需掩膜、区域选择性好和非电镀等特点,被广泛应用于电子封装工业中的沉积工艺。研究了陶瓷球栅阵列(CBGA)封装中Ni-B/Ni-P焊盘镀层结构对焊点性能的影响。结果表明,高温老化过程中,焊点界面金属间化合物(IMC)厚度的增加与老化时间的平方根呈正比关系,Ni-P焊盘与Sn Pb之间形成的金属间化合物呈片状或块状,而Ni-B焊盘与Sn Pb焊料之间形成的金属间化合物呈鹅卵石状,Ni-B焊盘上焊点界面IMC更厚、生长速率更快。随着老化时间的增加,两种焊点剪切力均呈现先增大后减小的趋势,Ni-B焊盘上焊点剪切强度更高。

PCB焊接盘表面涂(镀)覆层简要概括

文章概括了PCB焊接盘表面涂(镀)覆层发展的四个进程。它评述了铜焊接盘的优缺点。铜与金属会形成金属间互化物会影响可靠性和寿命,采用隔离(阻挡)层是高密度互连和高可靠性的必要条件。化学镀镍/钯/金、化学镀镍-钯合金是今后主导的发展方向。

AuSn钎料及AuSn/Ni焊点的组织性能研究

分别采用叠轧-合金化法和回流焊技术制备AuSn箔材钎料和AuSn/Ni焊点,用扫描电子显微镜及电子万能试验机研究钎焊时间对AuSn/Ni界面组织及焊点剪切性能的影响。结果表明:采用叠轧-合金化法制备的AuSn钎料的熔点和化学成分都接近Au-20Sn共晶钎料。Ni/AuSn/Ni焊点在330℃钎焊30s时形成良好的层状ζ-(Au,Ni)5Sn+δ-(Au,Ni)Sn共晶组织;钎焊60s时,AuSn/Ni界面产生薄而平直的(Ni,Au)3Sn2金属间化合物(IMC)层和针状(Ni,Au)3Sn2化合物;随着钎焊时间继续延长,(Ni,Au)3Sn2IMC层厚度明显增加,针状(Ni,Au)3Sn2化合物异常长大。同时,随着钎焊时间延长Ni/AuSn/Ni钎焊接头的剪切强度先增加后减小,钎焊90s时的剪切强度达到最高12.49MPa。

熔融状态下共晶SnBi钎料的电迁移特性

研究电流密度为1.5×104A/cm2时,共晶SnBi焊点的微观组织的演变。试验过程中应用MicroviewMVC2000图像采集卡对焊点形态的变化进行实时监控。通电仅110s,焊点的局部区域开始熔化;130s后达到完全熔融的状态。结果表明:通电10min后,焊点的阳极附近形成了大量的块状Bi相,而在阴极则以细条形的Bi相为主。然而抛光后发现,阴极和阳极的微观组织保持一致,钎料基体内出现了大量的Bi的小颗粒形成的聚集,阴极界面出现了空洞。通电30min后,共晶组织的均匀分布已经被打乱。阳极附近出现了Bi的聚集,而且阳极界面的IMC层比阴极界面的IMC层厚。

AZ31Mg/6061Al超声波焊接及其界面性能分析

镁和铝合金在现代工业中应用越来越广泛,但是其焊接性能差。超声波焊接作为一种固态连接方法在焊接镁铝异质合金方面具有其优越性。研究不同焊接工艺参数组合对AZ31Mg/6061Al异质合金超声波焊接界面性能的影响机制。采用正交试验结合回归分析建立回归方程并优化设计AZ31Mg/6061Al异质合金超声波焊接参数;利用显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、 X射线衍射仪(XRD)和3D景深显微分析等研究了接头的界面反应行为和结合性能。结果表明:在最佳参数下(功率WP=1400 W,时间t=700 ms,压力WF=1145.11 N)接头实现有效结合,连接面出现机械互锁并伴有少量不连续的金属间化合物(IMC)层,拉伸时失效形式为具有一定延性的Al侧断裂,拉剪力达1007 N;在高频振动和高应变率作用下加速了界面元素的互扩散速率;当焊接参数为功率WP=1600 W,时间t=900 ms,压力WF=1145.11 N时IMC层厚度达23μm;这种连续的IMC层由Al12Mg17和Al3Mg2两种脆性相组成,析出顺序为Al12Mg17, Al3Mg2,其中Al3Mg2具有更快的长大速度。IMC层是降低Mg/Al异质接头综合机械性能的主要因素。

交变磁场辅助添加镍中间层镁/钢激光熔钎焊接头的组织性能研究

采用激光熔钎焊技术进行镁/钢异种材料的搭接试验,通过添加镍中间层调控焊缝成分,并通过外加纵向交变磁场调控接头的组织形貌,从而提升接头的力学性能。试验结果表明:强烈的电磁搅拌促进了镁、镍、铁元素之间的扩散与反应;外加交变磁场后,镁侧焊缝熔池中的带状Fe-Ni固溶体使接头的机械咬合作用增强,金属间化合物层的类熔焊区与类钎焊区未生成树枝状AlNi,类熔焊区形成的连续的纳米级AlNi层对接头具有强化作用,提高了接头的力学性能。接头的拉剪强度随着励磁电流I_(E)与励磁频率f的增加呈先增大后减小的趋势,当激光功率P=1250 W,焊接速度v=20 mm/s,I_(E)=1.2 A,f=35 Hz时,接头的拉剪强度最高,达到了228 MPa,比无交变磁场时提高了约15%。