球磨条件对Sn-0.7Cu合金形成的影响

通过对Sn、Cu混合粉末的机械球磨,利用X射线衍射仪、差热热分析仪和扫描电镜对粉末进行了检测与分析,研究了不同球磨条件对Sn-0.7Cu合金形成的影响。结果表明,电压、球料比及球磨时间对Sn-0.7Cu合金的形成有很大影响。对于Sn-Cu二元系,其机械合金化反应机制是通过机械诱发原子扩散,使原子间发生置换固溶和晶界溶解,而逐渐形成Cu6Sn5等合金相的。

微量铈对Sn-0.7Cu-0.5Ni焊料合金组织与性能的影响

研究了微量铈对Sn-0.7Cu-0.5Ni焊料合金性能（物理性能、润湿性能及力学性能等）与组织的影响.结果表明,与Sn-0.7Cu-0.5Ni焊料合金相比,添加铈的作用较明显,适量的铈可有效细化组织,抑制焊料/Cu界面的金属间化合物的生长; 对焊料熔化温度影响不大; 略降低焊料合金的电阻率; 未能改善焊料合金的耐蚀性能; 当铈含量为0.1%时,焊料有较好的润湿性.当铈含量为0.05%～0.10%时焊料合金具有较好的综合性能.

P元素对Sn-0.7Cu焊料合金性能的影响

为了研究P元素含量对合金微观组织、熔程、润湿性和抗氧化性能的影响,将纯锡和中间合金Sn-10Cu及Sn-3.5P按质量比在270℃熔化,保温20 min后搅拌均匀,浇铸冷却后制备成Sn-0.7Cu-xP(x=0~0.1)焊料合金.通过光学显微镜观察焊料合金的显微组织,分别利用X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热分析仪(DSC)对焊料合金进行了物相分析和熔点测定,采用润湿平衡法测定焊料的润湿性,用静态刮渣法测定焊料的抗氧化性.研究表明:焊料合金晶粒随着P元素含量的升高而增加;焊料合金的熔程随着P元素含量的升高先增加后降低;焊料的润湿时间随着P元素含量的增加先减小后增大,润湿力随着P元素含量的增加而减小,在P含量为0.001%时润湿性较好;P元素含量为0.01%时,Sn-0.7Cu的抗氧化性能较好.

无铅钎料Sn-0.7Cu机械合金化研究

利用扫描电子显微镜和差热分析仪,研究了Sn-0.7Cu粉末的机械合金化过程;同时将机械合金化获得的粉末制成焊膏,进行铺展实验,并对金相组织进行了分析。研究结果表明,机械合金化是一种制备钎料粉体的方法;粉末的最终颗粒尺寸可通过合适的工艺参数来控制;用机械合金化获得的钎料粉体制成的焊膏,其铺展面积及润湿角方面与传统的熔炼法获得的钎料差别不大,铺展试样的金相组织由富Sn相、Cu6Sn5和少量Cu3Sn相组成。

精锡和Sn-Ag-Cu合金氧化过程中的微量Zn富集行为

采用纯度为99.9%的精锡原料制备Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)合金,对微量Zn元素在精锡和Sn-3.0Ag-0.5Cu合金氧化过程中的表面富集行为进行了研究。将精锡与SAC305在300℃条件下分别进行动态氧化试验,结果表明,SAC305的渣率低于精锡。用XPS深度剖析法研究300℃静态条件下氧化后的精锡与SAC305的表面氧化情况。结果表明,氧化后的精锡和SAC305表面Zn元素的浓度是精锡原料中的1000倍以上,且SAC305较精锡表面具有更高的Zn元素浓度和更薄的氧化层厚度。综上,认为精锡原料中微量元素Zn在表面的高度富集会对锡及锡合金的氧化行为产生影响。在制备锡基合金焊料时,原料中的Zn元素应该予以关注。

Sn-0.7Cu无铅钎料的压入蠕变行为研究

采用自制的蠕变装置研究Sn-0.7Cu合金钎料在温度为60～120℃,压力为30～50MPa下的压入蠕变性能,并利用SEM和XRD对合金蠕变前后组织的变化进行分析。结果表明,随温度和应力的增加,合金的蠕变速率增大,稳态蠕变速率符合半经验公式,并得出了该合金的本构方程。通过对其蠕变后应力指数、蠕变激活能及显微组织变化的分析,压入蠕变变形机制主要由位错攀移引起。

铝导线软钎焊用含铋Sn-0.7Cu-1Zn合金钎料的研发及性能

熔炼制备组成(质量分数/%)为Sn-0.7Cu-1Zn-xBi(x=0.5,1,1.5,2)的合金钎料,研究了铋含量对钎料熔点、电导率、润湿性能的影响,确定了最佳铋含量;采用最佳铋含量合金钎料对1060铝导线和连接金具进行钎焊连接,研究了连接头的界面形貌、拉断力和温升。结果表明:随着铋含量的增加,钎料的熔点略微降低,电导率下降,润湿性能先增大后减小;最佳铋含量为1.0%,此时钎料的电导率居中但润湿性能最好;Sn-0.7Cu-1Zn-1Bi钎料钎焊铝导线连接头的最大拉力达计算拉断力的83%,符合标准要求,温升比传统压缩连接方式的低18.3%,能改善铝导线连接头的发热问题。

温度与镀层对Sn-0.7Cu焊料合金润湿性的影响

主要研究了真空状态下,焊接温度为530,560和590 K时,Sn-0.7Cu焊料合金在镀Cu、镀Ni、镀Ni/Ag和镀Ni/Au基板上的润湿性.结果表明:提高钎焊时的焊接温度,有助于降低液态Sn-0.7Cu焊料合金的表面张力,从而增大Sn-0.7Cu焊料合金在焊接基板上的润湿性.在相同的焊接条件下,Sn-0.7Cu焊料合金在镀Ni/Ag和镀Ni/Au基板上的润湿性比其在Cu和镀Ni基板上的润湿性好.

微量元素对Sn-0.7Cu无铅钎料抗氧化性能的影响

以Sn-0．7Cu系无铅钎料合金为基础，添加微量的P、Ge、Ga、RE元素，进行了280℃大气环境下氧化试验，通过对含有不同微量元素的无铅钎料表面氧化状况的对比及分析，研究了不同微量元素对Sn-0．7Cu无铅钎料抗氧化性能的影响。发现当P和Ga同时添加时，得到Sn-0．7Cu-（0．001～0．1）P-（0．0001～0．1）Ga无铅钎料的抗氧化性能高于Sn-0．7Cu．（0．001～0．1）P和Sn-0．7Cu-（0．0001～0．1）Ga的抗氧化性能。

液态Sn-Cu合金的恒温热氧化性研究

采用静态热氧化和撇取表面膜的方法,研究了Sn-0.7Cu无铅焊料在使用温度下的氧化行为,并与Sn-37Pb进行了比较。结果显示:Sn-0.7Cu合金在高温下的氧化明显高于Sn-37Pb,液态合金表面氧化产渣量随撇渣频率的加快而增加。在恒温条件下,氧化渣的生成随时间的变化服从抛物线规律。指出Sn-0.7Cu合金与氧的亲和力大于Sn-37Pb,且表面氧化膜疏松,是造成氧化速度快的根本原因;提高表面膜的致密度,是降低氧化反应的根本措施。

微量元素改性Sn-0.7Cu系无铅钎料的研究进展

微量元素改性Sn-0.7Cu系无铅钎料的性能有所提高,添加的微量元素主要有Ni、Ce、P和Ge等,重点介绍了微量元素的添加对钎料显微组织和性能的影响。该系无铅钎料的润湿性能和一般力学性能仍与传统的SnPb钎料具有一定的差距。因此,寻找恰当的微量元素,开发出具有综合性能优良的Sn-0.7Cu系无铅钎料将成为未来无铅钎料的重要研究方向之一。

Sn-2.5Ag-0.7Cu(0.1RE)/Cu焊点界面区微观组织与Cu_6Sn_5的生长动力学

利用X射线衍射分析仪、JSM-5610LV扫描电镜及能谱分析研究钎焊和时效过程中低银Sn-2.5Ag-0.7Cu(0.1RE)/Cu焊点界面区显微组织和Cu6Sn5金属间化合物的生长行为。结果表明:钎焊过程中焊点界面区Cu6Sn5金属间化合物的厚度是溶解和生长两方面共同作用的结果;随着时效时间的延长,焊点界面区Cu6Sn5的形貌由扇贝状转变为层状,其长大动力学符合抛物线规律,由扩散机制控制;添加0.1%稀土元素能有效减慢界面Cu6Sn5金属间化合物在钎焊及时效过程中的长大速度,可改变焊点裂纹的起源位置,提高其可靠性。

合金元素Cr,Al对Sn-Ag-Cu基无铅钎料高温抗氧化和润湿性的影响

研究了少量合金元素Cr,Al对Sn-3.0Ag-0.5Cu(305)无铅钎料高温抗氧化性的影响。钎料在液态下的表面颜色变化以及热重分析表明,Cr,Al能明显改善305合金钎料的抗氧化性能。通过合金元素Cr,Al的抗氧化机制和X射线衍射分析得出:Al和Cr在钎料表面形成致密氧化膜,形成“阻挡层”,抑制了钎料的氧化。同时也比较了合金元素Cr,Al对305钎料润湿性能的影响,结果表明:单独加Al不利于钎料的铺展,少量的Cr和Al同时加入对钎料的铺展没有太大的影响。实验证实:Cr和Al的共同作用明显提高了Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料的高温抗氧化性,同时对钎料的润湿性也没有恶化作用。

微连接用Sn-2.5Ag-0.7Cu(0.1RE)钎料焊点界面Cu_6Sn_5的长大行为

利用XRD、SEM及EDAX研究了钎焊和时效过程中低银Sn-2.5Ag-0.7Cu(0.1RE)/Cu焊点界面区显微组织和Cu6Sn5金属间化合物的生长行为。结果表明,钎焊过程中焊点界面区Cu6Sn5金属间化合物的厚度是溶解和生长两方面共同作用的结果;随时效时间的增加,焊点界面区Cu6Sn5的形貌由扇贝状转变为层状,其长大动力学符合抛物线规律,由扩散机制控制;添加0.1%(质量分数,下同)的RE能有效减慢界面Cu6Sn5金属间化合物在钎焊及时效过程中的长大速度,改变焊点的断裂机制,提高其可靠性。

Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE-xNi的润湿特性

采用润湿平衡法,选用商用水洗钎剂研究了Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE-x Ni钎料合金在Cu引线和Cu基板上的润湿特性。结果表明,当Ni添加量为0.05%-0.1%时,Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE钎料合金中在Cu引线上具有较短的润湿时间,较小的润湿角,较大的润湿力;在Cu基板上具有较小的润湿角和较大的铺展面积;焊点界面区Cu6Sn5厚度小而平整;其润湿特性满足现代表面组装技术对无铅钎料润湿性能的要求。

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。

金属间化合物Ag_3Sn对Sn3.8Ag0.7Cu焊料合金拉伸性能的影响

利用不同凝固速率和等通道挤压法制备不同组织结构的Sn3．8Ag0．7Cu合金,使其包含不同形貌、大小及分布的Ag3Sn金属间化合物;拉伸曲线的比较分析和变形后组织的电镜观察表明,大的针状化合物对合金起着纤维增强的作用,但自身脆性断裂造成空洞,降低了材料的塑性;微细颗粒状化合物起着弥散强化作用,分布在小的等轴晶粒晶界上的化合物颗粒能够阻碍晶界的滑动,起到增强的作用．

63Sn-37Pb和Sn-0.7Cu钎料的力学性能

对63Sn-37Pb和Sn-0.7Cu两种钎料进行了单轴拉伸试验、纯扭试验和纯扭疲劳试验。结果表明,钎料拉伸和纯扭时的应力应变关系有很强的应变速率相关性。弹性模量和剪切模量受应变速率的影响很小。钎料的屈服强度、剪切屈服强度、抗拉强度和抗剪强度也受应变速率的影响。钎料是剪切型破坏材料,并且发生循环软化。

Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE/Cu钎焊界面区IMC及接头性能

采用扫描电镜和X射线衍射等检测手段,研究了钎焊工艺参数对Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE/Cu界面金属间化合物(IMC)长大及钎焊接头剪切强度的影响。结果表明,Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE/Cu钎焊界面区形成了波浪状Cu6Sn5金属间化合物(IMC)。随钎焊时间延长、钎焊温度升高,界面波浪状Cu6Sn5相转变为较大尺寸的扇贝状,其厚度及界面粗糙度相应增大。当钎焊温度为270℃、钎焊时间为180s时,Cu6Sn5相厚度较薄,为2.2μm;界面光滑,其粗糙度为1.26μm,接头剪切强度值最高。

Sn-3.5Ag-2Bi-0.7Cu无铅焊料压入蠕变性能的研究

对Sn-3．5Ag-2Bi-0．7Cu无铅焊料在温度为50～100℃，应力为16．7-43．2MPa条件下的压入蠕变性能进行研究。得到压入蠕变的应力指数n=3．181、蠕变激活能Q=59．189kJ／mol、材料的结构常数A=0．423。获得Sn-3．5Ag-2Bi-0．7Cu无铅焊料稳态压入蠕变速率本构方程：ε=0．423σ^3.181exp（-59189／RT）。随着温度和应力的增加，Sn-3．5Ag．2Bi-0．7Cu无铅焊料的压入蠕变速率明显增加，蠕变后Ag3Sn、Cu6Sn5相明显变粗变短。Ag3Sn和Cu6Sn5可强化基体，提高β-Sn基体的抗压入蠕变性能。