微量锌对Sn-3.5Ag无铅钎料/铜界面金属间化合物生长的抑制

在钎焊和时效条件下,研究了Sn-3.5Ag无铅钎料中添加0.2%的Zn元素后对钎料/铜界面组织形貌的影响.结果表明,钎焊条件下,将0.2%的Zn元素加入到Sn-3.5Ag钎料中对Cu-Sn间的金属间化合物及其扇贝形形状不产生影响.时效处理后,0.2%Zn元素的加入对界面IMC层的厚度、组成及形态都有影响.在Sn-3.5Ag-0.2Zn/Cu接头中,IMC层的长大得到了明显的抑制,并且与Sn-3.5Ag/Cu接头相比,IMCCu3Sn层的形成完全得到了抑制.在无锌的接头中,还观察到了IMC形态由扇贝形向层状转变,而在含锌的接头中,扇贝形组织在时效过程中没有发生变化.微量Zn元素的加入对IMC层的增长和组织形态的改变取决于IMC层内元素之间的相互扩散.

Zn含量对Sn-3.5Ag无铅钎料润湿性及微观组织的影响

研究了不同Zn含量对Sn-3.5Ag无铅钎料润湿性及显微组织的影响.钎料润湿平衡测试表明,随着元素Zn在Sn-3.5Ag无铅钎料内含量的增加,对润湿时间影响不大,但润湿力下降.RMA松香基助焊剂的润湿性要优于无VOC水基免清洗助焊剂.钎料的微观组织分析表明,Zn与Ag之间形成ζ-AgZn金属间化合物,同时合金元素Ag与Sn之间形成Ag3Sn金属间化合物,这两种金属间化合物相与β-Sn基体共同组成的共晶相含量随着合金元素Zn含量的提高而增加.

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%。

钎焊及时效过程中化学镀Ni-P与Sn-3.5Ag的界面反应

研究磷含量为6.5%(质量分数)的化学镀Ni-P薄膜与Sn-3.5Ag钎料合金之间的润湿行为,以及Sn-3.5Ag/Ni-P焊点在钎焊和时效过程中的界面反应。结果表明:250℃时,直径为(2.3±0.06)mm的Sn-3.5Ag焊球在化学镀Ni-6.5%P薄膜上钎焊后得到的润湿角约为44,铺展率约为67%;焊点界面由Ni3Sn4IMC层、及较薄的Ni-Sn-P过渡层构成Ni3P晶化层;钎焊过程中界面Ni3Sn4IMC的生长速率与钎焊时间t1/3呈线性关系;时效过程中界面Ni3Sn4IMC及富P层的生长速率与时效时间t1/2呈线性关系。

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。

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。

元素Ag对Sn-9Zn钎料组织及性能影响

通过实验研究了元素Ag对Sn-9Zn共晶钎料微观组织、熔点、显微硬度及抗腐蚀性的影响。结果表明,添加Ag元素后,能使Sn-9Zn合金组织和性能得到明显改善,其中Ag和Zn形成AgZn3化合物,可以抑制粗大针状Zn相组织的生长,并呈放射状,对合金基体起到很好的弥散强化作用;熔点提高2℃;润湿性提高20%;显微硬度提高10.02%;腐蚀电位明显提高,抗腐蚀性能得到改善,接近于传统Sn-37Pb钎料。

镧对Sn3.5Ag0.5Cu钎料组织和性能的影响

运用莱卡显微镜、扫描电镜和能谱分析等仪器设备,研究添加微量La对Sn3.5Ag0.5Cu钎料组织性能的影响。结果表明,La能显著细化Sn3.5Ag0.5Cu钎料及其与Cu基体焊合后的IMC的显微组织,钎料剪切强度提高10.9%;键参数函数计算结果表明La具有"亲Sn"倾向,可降低IMC的长大驱动力。

镧对Sn3.5Ag0.5Cu钎料组织性能影响

运用莱卡显微镜、扫描电镜和能谱分析等手段,研究了稀土元素La的添加量对Sn3.5Ag0.5Cu钎料及其与Cu基体焊接后微观组织及性能的影响。结果表明:添加不同含量的稀土La均能使钎料及其与Cu基体焊接后组织与性能得到改善,其中以w(La)达到0.05%时为最优,显微硬度及剪切强度分别提高14%和10.7%。键参数函数计算结果表明La具有"亲Sn"倾向,可细化钎料组织,降低IMC(界面金属间化合物)的长大驱动力。

稀土镧对Sn3.5Ag0.5Cu钎料组织性能的影响

运用莱卡显微镜、显微硬度计、拉伸试验机等仪器设备,研究添加不同含量稀土元素La对Sn3.5Ag0.5Cu钎料及其与Cu基体焊合后微观组织及性能影响。结果表明:添加不同含量的稀土La均能使Sn3.5Ag0.5Cu钎料及其与Cu基体焊合后组织与性能得到改善,其中以La含量达到0.05%时为最优,显微硬度及剪切强度分别提高14%和10.7%;基于热力学理论计算结果表明稀土元素La具有"亲Sn"倾向,可减小钎料中锡基化合物界面锡的活度,降低IMC的长大驱动力。

La对Sn3.5Ag0.5Cu钎料界面组织和性能的影响

通过SEM和EDAX等,研究了La添加量对Sn3.5Ag0.5Cu钎料与Cu基体焊合界面IMC微观组织及性能的影响。结果表明:添加不同量的La均对Sn3.5Ag0.5Cu与Cu基体焊合后的组织有细化作用并增强其力学性能。其中以w(La)达到0.05%时最优,剪切强度可提高10.7%。材料热力学理论计算结果表明,La具有"亲Sn"倾向,添加少量La到Sn3.5Ag0.5Cu钎料中,可减小Cu6Sn5/Cu界面Sn的活度,降低IMC的长大驱动力。

铅对Sn3.5Ag0.5Cu合金钎料性能的影响

利用显微硬度计、差热分析仪等仪器设备,研究了铅对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金性能的影响。实验结果表明,铅对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金性能有较大的影响,添加铅后,Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金熔化温度下降了8%;钎料合金的润湿性得到改善;当w(Pb)达到0.5%时,Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金显微硬度显微硬度值最大,达到21.5HV之后快速下降。

锌对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金微结构及性能的影响

运用莱卡显微镜、X射线衍射仪等仪器设备,研究了添加元素Zn对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金微结构及性能的影响。结果表明,Zn与Cu、Ag形成化合物AgZn、CuZn_3,能显著细化Sn3.5Ag0.5Cu钎料组织;添加元素Zn后的Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金的显微硬度提高11%,蠕变抗力也得到明显提高;运用键参数函数理论分析了Zn对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金微结构及性能影响的作用机理。

纳米Ag颗粒对Sn-0.7Cu-xAg钎料组织及性能的影响

研究了纳米Ag颗粒对Sn-0.7Cu-x Ag钎料组织和性能的影响。结果表明：在Sn-0.7Cu钎料中加入适量的纳米Ag颗粒可以改善钎料的润湿性。当Ag含量为2%时,润湿性最好,铺展系数可以达到74.66%。添加微量的Ag增加了钎料的形核率,细化了钎料的微观组织。但是Ag含量过多时IMC层厚度大。当Ag含量为4%时,钎料的显微硬度最大,其焊点抗拉强度最大,焊点抗拉强度为55.69 MPa。当Ag含量为8%时,钎料的IMC层厚度最大,达到3.88μm,其焊点的抗拉强度最小。

Sn-3Ag无铅钎料与Cu基板钎缝的组织与性能

运用光学显微镜(OM)、 X射线分析仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对Sn-3Ag无铅钎料与Cu基板钎缝的显微组织进行观察和分析,并且对Sn-3Ag钎料的熔点以及Sn-3Ag钎料在Cu基板上的润湿性等性能进行了测试分析。研究结果表明, Sn-3Ag无铅钎料合金的熔点为225℃, Sn-3Ag无铅钎料的显微组织由β-Sn基体及共晶组织组成;在270℃保温30 s条件下, Sn-3Ag无铅钎料在Cu基板上的润湿性最佳; Sn-3Ag无铅钎料与Cu基板钎缝界面处存在元素扩散,形成金属间化合物(IMC)层,界面的主要组成相为Cu相、 Sn相、 Ag4Sn相和Cu6Sn5相;随着高温存储时间的增加, IMC层略有增厚。

Sn-3.5Ag/Cu界面金属间化合物的生长行为研究

研究了Sn-3.5Ag无铅钎料和Cu基体在钎焊和时效过程中界面金属间化合物的形成和生长行为.结果表明,在钎焊过程中,由于钎料中存在着Cu的溶解度,界面处生成的金属间化合物存在着分解现象.因此Sn-3.5Ag/Cu界面金属间化合物层厚度与化合物层的分解有着密切关系.由于吸附作用,金属间化合物表面形成了纳米级的Ag3Sn颗粒.当钎焊接头在70,125,170℃时效时,钎焊时形成的扇贝状金属间化合物转变为层状.金属间化合物的生长厚度与时效时间的平方根呈线性关系,其生长受扩散机制控制.整个金属间化合物层和Cu6Sn5层的生长激活能分别为75.16 kJ/mol,58.59kJ/mol.

热-剪切循环条件下Sn-3.5Ag-0.5Cu/Cu(Ni)界面化合物生长行为研究

对热-剪切循环条件下Sn-3.5Ag-0.5Cu钎料在Cu和Ni界面上原子扩散和化合物的生长行为进行了研究。结果表明:再流焊后,在Sn-3.5Ag-0.5Cu/Ni界面上形成(CuxNi1-x)6Sn5化合物;热-剪切循环200周次后,(NixCu1-x)Sn3化合物在(CuxNi1-x)6Sn5化合物周围以片状快速长大;而Sn-3.5Ag-0.5Cu/Cu界面从钎焊到热-剪切循环720周次始终只存在Cu6Sn5金属化合物层。随着热-剪切循环周数的增加,(CuxNi1-x)6Sn5和Cu6Sn5化合物形态均从笋状向平面状生长。界面金属间化合物的厚度随循环周数的增加而增加,且生长基本遵循抛物线规律,说明Cu原子的扩散控制了(CuxNi1-x)6Sn5和Cu6Sn5化合物的生长。

Sn-3.5A g0.6Cu合金对铜引线的钎焊性研究

研究了Sn-3.5Ag0.6Cu无铅钎料的制备工艺、助钎剂系统和活性剂含量以及钎焊工艺参数等对铜引线钎焊性的影响。试验结果表明,通过材料改性可提高钎焊性,而松香-乙醇或异丙醇溶液是其优良的助钎剂;当添加的活性剂为松香质量的0.4%或溶液质量的0.1%时,可分别将润湿速率提高5倍,润湿力提高1.5倍;其最佳工艺参数:熔融钎料温度≤270℃,浸渍时间2～3s。

先进制造封装中Sb掺杂64Sn-35Bi-1Ag钎焊腐蚀和电化学迁移

采用动电位扫描结合SEM和XRD等技术研究先进电子制造封装过程中Sb掺杂对64Sn-35Bi-1Ag钎焊料在3%(wt.)NaCl溶液中腐蚀和电化学迁移行为影响。结果显示:Sb掺杂前后腐蚀电流密度(Icorr)随着Sb含量增加而有较显著的变化。其中当Sb含量小于1%时,随着Sb含量增加,其腐蚀电流密度(Icorr)减小。当Sb含量大于1%时,其腐蚀电流密度(Icorr)随着Sb含量的增大而增大;不论掺杂多少量,Sb掺杂后,钎料的腐蚀速率显著的增大,说明Sb掺杂后64Sn-35Bi-1Ag更易被腐蚀。电化学迁移结果显示,Sb掺杂前后,枝晶生长的速率显著不同,且枝晶成份有较大差异,掺杂后大于掺杂前,说明Sb掺杂不利于先进电子制造和封装技术。

热老化条件下Sn3.5Ag/Cu界面反应的研究

研究了Sn3.5Ag/Cu界面金属间化合物层(IMC)生长演变规律及界面迁移机理。结果表明,随着热老化时间的延长,IMC层逐渐变厚,并且Cu_3Sn的生长速度快于Cu_6Sn_5,整个化合物层的生长速度逐渐放缓。通过分析Cu的溶解量、化合物的生长,发现IMC同时向Sn3.5Ag和Cu两端生长。由于Cu_3Sn/Cu_6Sn_5界面反应逐渐趋于平衡,该界面的迁移逐渐放缓。