添加不同含量Ga对新型SnInAg无铅焊料合金耐酸碱性的影响研究

为改进Sn-11In-1.5Ag无铅焊料合金焊料的耐蚀性,采用失重法和电化学实验研究了Sn-11In-1.5Ag-xGa(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,质量分数,%)焊料合金在腐蚀环境中的腐蚀行为。利用扫描电镜(SEM)观察Sn-11In-1.5Ag-xGa焊料合金的表面形貌,利用X射线衍射仪(XRD)对焊料表面的腐蚀产物进行表征。结果表明:无论是在酸性还是碱性溶液中,添加的Ga均能提高Sn-11In-1.5Ag焊料合金的耐蚀性。随Ga含量的增加,焊料的耐蚀性也随之增强。对于相同成分的焊料合金,其耐蚀性在碱性溶液中优于酸性溶液。SEM观察表明,在Sn-11In-1.5Ag合金中加入Ga可以明显减轻焊料的腐蚀程度。XRD分析表明,焊料合金在酸性和碱性溶液中的腐蚀产物均为In_(2)O_(3)。

SiC基IGBT高铅焊料芯片固晶层的热冲击失效机理

目前大功率SiC IGBT器件常用高熔点的高铅焊料作为固晶材料,为保证功率器件的长期使用,需研究温度冲击条件下高铅焊点的疲劳可靠性,并探究其失效机理。采用Pb92.5Sn5Ag2.5作为SiC芯片和基板的固晶材料,探究温度冲击对固晶结构中互连层疲劳失效的影响。结果表明,温度冲击会促进焊料与SiC芯片背面的Ti/Ni Ag镀层反应生成的块状Ag3Sn从芯片/焊料层界面往焊料基体内部扩散,而焊料与Cu界面反应生成的扇贝状Cu3Sn后形成的富Pb层阻止了Cu和Sn的扩散反应,Cu3Sn没有继续生长。750次温度冲击后,焊料中的Ag与Sn发生反应生成Ag3Sn网络导致焊点偏析,性质由韧变脆,焊点剪切强度从29.45 MPa降低到22.51 MPa。温度冲击模拟结果表明,芯片/焊料界面边角处集中的塑性应变能和不规则块状Ag3Sn导致此处易开裂。

Sn-Bi基低温无铅焊料的研究进展

作为一种新型低温无铅焊料,Sn-Bi基低温无铅焊料具有较低的熔化温度以及优良的焊接性能,在电子封装领域有着广泛的应用。随着电子元器件向微型化方向的发展,对低温无铅焊料的性能提出了更高的要求。添加微量的合金元素及纳米颗粒可以改善焊料的组织性能,满足电子元器件发展的需求。系统介绍了Sn-Bi基低温无铅焊料的组成、结构以及焊接性能,综述了合金元素和纳米颗粒对Sn-Bi基低温无铅焊料组织性能的影响及作用机理,分析了在研制Sn-Bi基低温无铅焊料过程中存在的不足之处,并提出了相应的改进方法。最后对Sn-Bi基低温无铅焊料在发展中需要关注的问题进行了总结与展望。

SnCu和SnAgCu系无铅焊料的氧化行为研究

SnCu和SnAgCu系无铅焊料在熔化及波峰焊过程中会产生锡渣,影响焊料的流动性、润湿性等,最终影响焊料的使用。选取市场上常见的SnCu和SnAgCu系无铅焊料产品,在270℃进行喷流氧化实验。通过对原始的焊料组成以及氧化实验获得渣样的物相和元素组成进行分析来研究杂质元素对系列无铅焊料抗氧化性性能的影响。结果表明,氧化实验后,Al、Ca、Fe和Si等亲氧元素会在渣中富集,从而降低无铅焊料的抗氧化性能。

P、Ga元素对SnCu0.7无铅焊料抗氧化性的影响

通过静态和动态氧化实验研究了P、Ga元素对SnCu0.7无铅焊料抗氧化性的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)研究了氧化渣中的物相及元素分布。静态氧化实验表明:P能有效提高SnCu 0.7在270℃的抗氧化性,且随着P含量的增加,合金氧化渣量先减少后增加,P含量为10-4时氧化渣量最小;而添加Ga后焊料在270℃和400℃都具有良好的抗氧化性。动态氧化实验表明:P、Ga元素会在氧化渣中富集;添加P可以显著提高SnCu0.7的动态抗氧化行为,而添加Ga后产生粘渣降低了动态抗氧化性;P与Ga共同加入时,可形成Ga-P复杂氧化物存在于氧化渣中,从而抑制Ga的活性使焊料不产生粘渣;添加Ga能够提高SnCu0.7-100P的抗氧化温度,但是会加速P的消耗速率,从而降低合金的抗氧化时间。

(Sn_(1-x)Zn_(x))_(57)(In_(0.78)Bi_(0.22))_(43)低熔点无铅焊料的微观结构表征

为了寻求一种应用于三维集成电路低温焊接的无铅焊料,基于多组元混合的概念设计并表征(Sn_(1-x)Zn_(x))_(57)(In_(0.78)Bi_(0.22))_(43)(x=0.10,0.15,0.20,摩尔分数,%)四元合金。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和差示扫描量热仪研究合金的显微组织、热性能和润湿性。结果表明,合金由金属间化合物BiIn_(2)、In_(0.2)Sn_(0.8)和富Zn固溶体组成。随着Zn添加量的增加,BiIn_(2)和富Zn相的体积分数增加。合金的熔点低至70℃,源自低熔点金属间化合物In_(0.2)Sn_(0.8)和BiIn_(2)的形成;合金具有良好的润湿性,润湿角约为40°。在合金和Cu板的界面结合处形成一种薄而坚韧的Cu_(5)Zn_(8)层,提高焊点可靠性。研究表明,通过多组元混合概念设计合金可以有效提高焊料的焊接性能。

硫氰酸钾—自动电位滴定法测定锡铋银系列无铅焊料产品中银含量

文章对硫氰酸钾-自动电位滴定法,测定锡铋含银系列无铅焊料产品中银量的各项操作条件进行了试验,研究了锡铋含银产品的分解、主要共存元素对测定银的干扰试验。对方法的准确度和精密度进行了考察,结果稳定,重现性好,适合于锡铋含银产品中0.3%~2.0%银的测定。

掺杂Sb元素对Sn-3.5Ag无铅焊料微观组织和性能的影响

研究了掺杂Sb元素对Sn-3.5Ag焊料的微观组织、熔化特性、润湿性和力学性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察焊料合金的微观组织。利用差示扫描量热仪(DSC)和接触角测量仪分别表征焊料合金熔化特性和润湿性,最后使用拉伸试验机测试焊料合金在不同拉伸速度下的力学性能。结果发现,掺入0.5%Sb元素后,β-Sn晶粒平均尺寸从27μm减少到了22.7μm,枝晶间距和Ag3Sn晶粒尺寸也会变小,形状从粗针状向细小的球状发展且分布更加均匀;合金的熔程从5.1℃降低到了4.4℃,熔化特性得到了改进;样品的接触角从52.7°降到了41.4°,铺展面积从8.69 mm2提高到了10.36 mm2,提高了合金的润湿性;焊料合金的抗拉强度和延伸率分别提高了25.7%和15.4%,力学性能得到了明显的提升,并且合金的抗拉强度会随着拉伸速度的提高而变大。

SnCuNiGe无铅焊料的合金组元优化

为了提高SnCuNiGe无铅焊料的扩展率,降低对铜基底的腐蚀,研究了合金各组元(Cu、P、Ge、Ni)含量的影响,从而优化合金各组元的含量。用正交试验的方法,在Sn0.7Cu(0.7%±0.01%)的基础上微量添加P、Ge、Ni,研究了微量元素对合金扩展率和铜腐蚀速率的影响,结果表明,Ge元素含量对合金焊料扩展率影响最大,Ni元素含量对合金焊料铜腐蚀速率影响最大,综合考量确定最佳的微量元素含量;在此基础上,研究了不同铜含量对合金扩展率和铜腐蚀速率的影响。结果显示,在微量元素确定的条件下,铜含量(0.65%~0.75%)逐渐增加,合金焊料铜腐蚀速率呈下降趋势,当铜含量为0.73%时,合金焊料扩展率最高,最佳的合金组合为Cu 0.73%、Ge 60ppm、Ni 500ppm、P 90ppm、Sn余量。

高温无铅电子封装技术研究进展

针对当前高温功率芯片耐高温封装连接问题,评述了国内外新型无铅高温焊料、纳米颗粒烧结技术、瞬时液相连接和瞬时液相烧结(Transient liquid phase sintering, TLPS)技术的研究现状和动态,分析了各种技术的优缺点。分析发现纳米颗粒材料和TLPS连接技术应用于高温器件封装时具有低温连接、高温服役的显著优势。但纳米颗粒材料烧结过程中存在有机物难以挥发、Cu纳米颗粒易被氧化、Ag纳米颗粒接头中的电迁移等问题;TLPS烧结过程中由于有机粘结剂的挥发以及颗粒物体积收缩,致使接头产生孔洞,导致接头的电导率和热导率降低。这些问题可以通过合金元素的添加、工艺的改进,以及焊料的复合化加以解决,这将推动高温电子封装行业的发展。

无铅焊料研究进展和若干前沿问题

评述了国外无铅焊料研究的现状和前景，比较了几种有潜力的无铅焊料的性能，指出了无铅焊料研究的几个前沿问题。

新型无铅焊料合金Sn-Zn-Ga的研究

以 Sn-Zn 合金为母合金,添加 Ga 元素,得到了新型的无铅焊料合金。测量了其熔点、硬度、剪切强度和可焊性等性能。研究发现,Ga 元素的添加使焊料的熔点降低,熔程增大。焊料的硬度和剪切强度有所降低。焊料的铺展率增大,浸润角减小,提高了焊料的可焊性。通过实验研究确定了具有较好综合性能的焊料的成分范围。

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。

Sn-Ag-Cu无铅焊料的发展现状与展望

Sn-Ag-Cu系无铅焊料由于具有良好的焊接性能和使用性能,已逐渐成为一种通用电子无铅焊料;综述了Sn-Ag-Cu系焊料从无到有、从二元发展至三元乃至多元的发展历程,及其研究现状和当前应用较多的几个典型成分的各自应用水平,对当前Sn-Ag-Cu系焊料的熔化温度、润湿性、组织结构和力学性能研究方面以及存在的超电势问题、抗氧化和抗腐蚀性不足、使用的可靠性等主要问题作了总结,并根据国情对其在国内外的发展前景作了预测和展望,提出在发展无铅焊料过程中需要着重注意研究的几个方面,并指出今后较长一段时间内不会出现某一种无铅焊料能像Sn-Pb系那样独断电子封装行业的状态。

Sn-Bi合金系低温无铅焊料的研究进展

综述了Sn-Bi合金系的微观结构、润湿特性、物理及机械性能的研究进展,指出了此合金系作为软钎焊材料尚待改善的性能,采用合金化等手段可使此合金系发展为理想的低温钎焊用无铅焊料。

绿色无铅电子焊料的研究与应用进展

概述了关于无铅电子焊料全球范围的立法与研发计划、国内外无铅焊料的发展现状及所取得的研究成果,探讨了无铅焊料合金的专利问题,进行了无铅软钎焊技术可行性、经济性和可靠性分析,介绍了无铅焊料的应用情况,并展望了前景。

稀土Er对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料合金组织与性能的影响

研究稀土Er含量对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料合金显微组织以及性能的影响。结果表明:当Er含量为0.05%～0.50%(质量分数)时,对该无铅焊料合金的导电性和腐蚀性影响不大,但使熔化区间温度降低;当Er含量为0.05%时,焊点剪切强度最高;当Er含量为0.10%时,焊料铺展面积最大,焊料润湿性有所改善,同时焊料的拉伸强度达到最高;当Er含量为0.25%时,伸长率最大。随着Er含量的增加,该焊料合金的组织由树枝晶向等轴晶转变,且组织逐渐细化。Er的较佳添加量为0.05%～0.25%。

无铅焊料及其可靠性的研究进展

环保和微电子器件高度集成化的发展驱动了高性能无铅焊料的研究和开发。本文介绍了国内外对Sn-Ag,Sn-Zn,Sn-Bi,Sn-Sb和Sn-In系无铅焊料的发展现状及所取得的研究成果;列出了美国抗高温疲劳焊料研究计划筛选的七种抗热疲劳无铅焊料合金;对焊点的一般可靠性问题及无铅焊料引入的新的可靠性问题进行了归纳和讨论。

无铅焊料研究现状与发展展望

随着电子工业飞速发展以及人们环保意识的提高,以"绿色焊接"为主题的电子装配技术对无铅焊料的需求也尤为迫切。本文从焊料可焊性和焊接结构的可靠性等方面介绍了近年来国内外无铅焊料研究方面的最新成果;着重概括了为提高焊接性能而在配料组分、金属间化合物析出与组织控制等工作,重点阐明了稀土元素在焊料组织控制中的关键作用;针对我国稀土资源蕴藏丰富的特点,指出了无铅焊料进一步发展的方向。

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。