电镀参数对电沉积Sn-Ag-Cu合金镀层的影响

采用自主研发的甲磺酸锡银铜电镀液在黄铜基体上制备了Sn-Ag-Cu合金镀层。通过扫描电子显微镜(SEM)及其自带的能谱仪(EDS)分析了电镀工艺参数对Sn-Ag-Cu合金镀层的成分、表面形貌以及镀层厚度产生的影响。结果表明,当电流密度为4 A/dm^(2)、温度为25℃及pH为5.5时,可获得结晶较细且致密,表面平整光亮且厚度均匀的Sn-Ag-Cu合金镀层。

Sn-Ag-Cu钎料的制备与显微组织性能研究

Sn-Ag-Cu系低银钎料凭借其优良的工艺和力学性能被普遍认为是最有前途的含铅钎料替代品。为了研究低银钎料的制备及其显微组织特性,制备银的质量分数分别为0、0.3%、0.5%、1.0%的四组低银钎料。比较分析熔化温度与银的质量分数对低银钎料的熔化特性、显微组织、抗拉强度及润湿特性的影响。结果表明,添加少量的银可以降低锡铜钎料的熔化温度,使锡铜钎料的晶粒变得细小,晶粒排列得更加紧密。当钎料中银的质量分数为1.0%时,钎料的抗拉强度达到47.4 MPa,在紫铜基体上的铺展面积为39.9 mm2,润湿角为5.01°。

半导体激光软钎焊Sn-Ag-Cu焊点微观组织

采用90 W半导体激光焊接系统对Sn-Ag-Cu无铅钎料在纯铜基板上进行钎焊试验。针对在不同激光输出功率下形成的微焊点形貌,分析Sn-Ag-Cu钎料在纯铜基板上的润湿、铺展规律和微焊点的微观组织特征。通过分析比较在激光软钎焊和红外再流焊2种再流焊加热方式的Sn-Ag-Cu钎料微焊点的微观组织,发现:当采用半导体激光软钎焊时存在最佳输出功率,在此功率下得到的微焊点组织均匀,晶粒细小,没有产生空洞缺陷,力学性能最佳。

Sn-Cu、Sn-Ag-Cu系无铅钎料的钎焊特性研究

制备了Sn-0.7Cu、Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料,用润湿平衡法测量了钎料对铜的润湿曲线,研究了温度、钎剂活性、钎焊时间对润湿行为的影响,并与Sn-37Pb钎料进行了比较。结果表明:升高温度能显著改善无铅钎料对铜的钎焊性。当温度<270℃时,Sn-0.7Cu的钎焊性明显低于Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料;而当温度≥270℃时,两种钎料对铜都会显示较好的润湿性,而Sn-0.7Cu略优于Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料。提高钎剂活性能显著增强钎料对铜的润湿性,其卤素离子的最佳质量分数均为0.4%左右。随着浸渍时间的延长,熔融钎料与铜的界面间产生失润现象。无铅钎料的熔点和表面张力较高,是钎焊性较差的根本原因。

Sn-Ag-Cu-Bi钎料合金设计与组织性能分析

借助于Thermo-Calc热力学计算软件,设计了Sn-Ag-Cu-Bi无铅钎料合金,并与国际上推荐的Sn-Ag-Cu钎料进行了对比试验;研究了Bi元素对钎料组织变化及对拉伸性能、铺展性能和熔化特性的影响。结果表明,Bi元素以单质和固熔形式存在于Sn-Ag-Cu合金中,Bi元素的添加使基体组织有所细化,抗拉强度明显提高;Bi元素能改善Sn-Ag-Cu无铅钎料对铜的润湿铺展性能,可有效降低合金熔点;用DSC(differential scanningcalorimeter)测试钎料的熔化温度为212℃,熔点比Sn-Ag-Cu降低了近6℃,与热力学计算结果(212.78℃)相近。试验测试与热力学计算的比较相符,说明了热力学计算在无铅钎料合金设计中应用的可行性。

新型无铅焊料合金Sn-Ag-Cu-In-Bi的研究

目前广泛用于电子工业界的Sn-Pb焊料合金由于Pb的毒性而将被限制使用,无铅焊料合金的研制成为研究的热点。笔者以Sn-Ag-Cu合金为母合金,同时添加In和Bi元素,得到了性能更好的无铅焊料合金,进行了一系列的性能测试,包括熔点、硬度、剪切强度以及可焊性。并且确定了综合性能较好的焊料的成分范围。

Sn-Ag-Cu系无铅焊料性能研究进展

Sn-Ag-Cu是全球公认的最具潜力替代Sn-Pb钎料的无铅焊料。本文介绍了Sn-Ag-Cu系无铅焊料在熔化温度、润湿性、抗氧化性和焊接可靠性方面的主要性能以及最近的研究重点,最后对Sn-Ag-Cu系无铅焊料的发展趋势进行了展望。

主盐浓度和工艺条件对Sn-Ag-Cu合金镀层组成和形貌的影响

在弱酸性镀液中电沉积得到无铅Sn-Ag-Cu可焊性合金镀层。采用X射线荧光光谱仪(XRF)和扫描电子显微镜(SEM)研究了镀液中主盐浓度和电镀工艺条件对镀层的组成和形貌的影响。研究表明,Sn-Ag-Cu合金的电沉积是正则共沉积。镀液中Sn2+和Ag+浓度改变对镀层晶粒大小影响较大,Cu2+浓度的改变对镀层的平整度影响较大。电流密度增加、pH值下降、温度降低,都能使镀层结晶细致。

纳米压痕法测量Sn-Ag-Cu无铅钎料BGA焊点的力学性能参数

对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅体钎料和Sn-4.0Ag-0.5Cu无铅钎料BGA(ball grid array)焊点进行了Berkovich 纳米压痕法实验,通过改变不同的加载速率研究了钎料的蠕变特征.钎料压痕载荷-位移曲线蠕变部分表现出了明显的加载速率相关性.基于Oliver-Pharrr法确定的体钎料和BGA焊点的Young’s模量分别为9.3和20 GPa.基于压痕做功概念确定的体钎料和BGA焊点的应变速率敏感指数分别为0.1111和0.0574.钎料的力学性能有着明显的尺寸效应.

三种典型Sn-Ag-Cu无铅钎料的组织和性能研究

对比研究了三种典型标称成分的Sn-Ag-Cu钎料(即日本JEIDA推荐的Sn-3.0Ag-0.5Cu、欧盟IDEALS推荐的Sn-3.8Ag-0.7Cu和美国NEMI推荐的Sn-3.9Ag-0.6Cu)的显微组织特征、熔化特性、润湿性以及钎焊接头微焊点的力学性能等。结果表明,三种钎料的组织和性能非常接近。然而从性价比等方面综合考虑,Sn-3.0Ag-0.5Cu为三种钎料中最具优势的替代传统Sn-Pb钎料(共晶和近共晶钎料)的无铅合金。

表面组装用Sn-Ag-Cu无铅焊锡粉末的制备

利用自行设计的超音速雾化制粉装置,研究了导液管突出高度对Sn3Ag2.8Cu无铅焊锡粉末有效雾化率和粒度分布的影响,并在此基础上研究了合金过热度对其有效雾化率及粉末特性的影响。结果表明:随着导液管突出高度的减小,有效雾化率并不是呈单调变化趋势,而是在突出高度1mm和5mm处分别出现峰值,导液管突出高度为4mm,雾化粉末具有较高的有效雾化率和最佳的粒度分布,而且导液管的突出高度决定着雾化过程是否能够顺利进行;当导液管突出高度为4mm时,随着合金过热度的升高,粉末粒度分布明显改善,但氧含量升高,当过热度为150℃时,Sn3Ag2.8Cu雾化粉末具有最佳的综合性能。

Sn-Ag-Cu无铅钎料粉末与合金的组织及钎焊性能对比

利用自行设计的超音速雾化制粉装置制备了Sn-3Ag-2.8Cu无铅焊锡粉末,并将不同介质雾化的粉末组织和普通合金组织进行对比,同时选择一种综合性能良好的粉末,将其钎焊性能和普通合金进行对比。结果表明,氮气雾化粉末比空气雾化粉末具有更高的凝固速度;雾化粉末组织更细小,主要由基体上弥散分布的多边形Cu6Sn5IMC和粒状Ag3SnIMC组成;粉末比普通合金与铜基板形成的IMC更不规则,且扩散层与基板的界面更模糊;雾化粉末的蠕变断裂寿命显著高于普通合金。因此,Sn-3Ag-2.8Cu无铅焊锡粉末性能优于普通合金。

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。

微米Sn-Ag-Cu-RE粉体材料的制备与表征

首次制备出了微米Sn -Ag -Cu -RE合金粉体 ,微米Sn -Ag -Cu -RE合金粉体呈圆滑的球形 ,粒度呈梯度分布 ,其铺展性能、扩展率都得到了显著的改善。微米Sn-Ag -Cu -RE合金粉体固相线温度为 1 90 .6 4 3～ 1 93 .6 4 5℃ ,较块体Sn -Ag -Cu合金的熔点 2 2 1℃降低了 2 8℃ ;液相线温度为 2 1 6 .96 3～ 2 1 8.3 6 8℃ ,较块体Sn -Ag -Cu合金的熔点降低了 3℃。试验结果表明 ,微米Sn -Ag-Cu -RE合金粉体的“表面效应”显著。

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。

Sn-Ag-Cu无铅焊料的可靠性研究

欧盟对电子产品的RoHS法令的实施加快了电子封装钎焊无铅化的步伐。Sn-Ag-Cu焊料以其优良的机械性能和可焊性,逐渐得到了国际社会的认可。文章对无铅焊料的发展过程,Sn-Ag-Cu合金的性能进行了综述,重点介绍了Sn-Ag-Cu焊点的可靠性,包括试验法和有限元法。最后对Sn-Ag-Cu焊料的应用前景进行了展望。

液态Sn-Ag-Cu钎料润湿性能的优化

采用钎料改性工艺制备了Sn-3．5Ag0．6Cu合金，用润湿平衡法测试了液态Sn-3．5Ag0．6Cu钎料在铜基体表面的润湿性，研究了钎料制备工艺、钎剂卤素含量、浸溃温度和时间等因素对润湿性能的影响。结果表明：采用改性工艺可增强钎料的湿性能，当钎剂卤素含量为0．4wt％、在270℃下浸渍2-3s时，液态Sn-3．5Ag0．6Cu钎料对铜表面的润湿性可以达到最佳状态。指出降低钎料的熔点和液态表面张力是提高润湿性的关键。

Sn-Ag-Cu表面贴装元件的水清洗技术

采用SMT450-LD全自动SMT水清洗系统对模拟试件和贴装有片式电阻的PCB板表面残留物采用水基清洗剂清洗。结果表明,用Sn-Ag-Cu免清洗焊膏贴装在FR4基板上的片式电阻,焊后采用水基清洗剂清洗,表面残留物离子浓度为1.9μg/cm2,达到美国军用标准M IL-STD-2000小于5.7μg/cm2的规定。清洗过程中参数的设置,如清洗温度,清洗时间会对清洗效果产生较大影响。

Sn-Ag-Cu合金电沉积行为的研究

Sn-Ag-Cu合金是一种熔点较低、润湿性和耐蚀性优良的可焊性镀层,可从弱酸性的甲磺酸盐-碘化物镀液中通过电沉积的方法获得。循环伏安曲线、极化曲线和交流阻抗谱等电化学测试以及X-射线荧光光谱(XRF)分析表明,在这种镀液中,Sn-Ag-Cu合金的共沉积类型为正则共沉积,随着镀液中Ag+和Cu2+离子浓度的增加,Sn-Ag-Cu合金镀层中Ag和Cu的含量迅速增加,且镀层中Ag和Cu的含量始终高于其在镀液中的含量。Sn-Ag-Cu合金的电沉积过程是不可逆过程,随着电极电势的负移,控制步骤由扩散过程控制向电化学过程控制转化。

Sn-Ag-Cu无铅焊锡粉末雾化工艺参数的优化

利用自行设计的超音速雾化制粉装置,通过正交实验法对Sn3Ag2.8Cu无铅焊锡粉末的雾化工艺参数进行优化,研究合金过热度和导液管内径对Sn3Ag2.8Cu无铅焊锡粉末有效雾化率、平均粒径、粒度分布及氧含量的影响。结果表明:过热度对无铅焊锡雾化粉末的平均粒径和氧含量影响更大;导液管内径对无铅焊锡雾化粉末有效雾化率和离散度影响更大。当过热度为250℃,导液管内径为3mm,雾化粉末具有更好的综合性能。在与Cu基板的钎焊中,和Sn37Pb粉末相比,利用Sn3Ag2.8Cu粉末配制的焊锡膏与铜基板之间形成的IMC层更厚,且更不规则。