Sn-Cu-Ni系无铅钎料研究进展

Sn-Cu-Ni系无铅钎料价格低廉,综合性能好,成为替代传统Sn-Pb钎料的理想选择之一。本文系统介绍了Sn-Cu-Ni系无铅钎料的发展历程,综述了不同合金元素以及加工工艺对其微观组织、物理性能、润湿性能、界面反应、力学性能产生的影响,最后总结了Sn-Cu-Ni系无铅钎料的特点和优势,并针对新型Sn-Cu-Ni系无铅钎料的未来发展趋势以及发展前景进行了合理展望。

电子组装用 SnBi系无铅钎料合金化研究进展

阐述了无铅钎料合金当前对军事、通信、消费电子等行业发展的重要性,归纳并总结了国际上对其性能的要求, 综述了合金化元素La、Ce混合稀土、Ag元素、Co颗粒、In元素在SnBi钎料合金中的作用及机理,对比了含SnBi钎料的7种二元共晶钎料的部分性能,分析了SnBi钎料合金在钎焊应用过程中存在的不足之处, 提出了相应的改进措施,展望了合金元素改性无铅钎料研究的发展趋势,为进一步开发性能更优良的新型无铅钎料提供了参考依据。

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。

电子组装用SnAgCu系无铅钎料合金与性能

论述无铅钎料替代的紧迫性,综述无铅钎料的发展现状,特别讨论了以SnAgCu三元系合金为代表的无铅钎料的特点与优势。SnAgCu三元钎料合金在一个较大成分范围熔化温度都接近共晶温度,在SnAgCu钎料合金中添加微量La、Ce混合稀土,构成新的四元合金,既能保持SnAgCu钎料的优良物理性能及钎焊工艺性能,又能显著提高SnAgCu合金的抗蠕变性能及服役可靠性,同时钎料成本低廉,具有自主知识产权,在钎料的生产和使用上将免于国外专利的困扰,为国内钎料生产企业提供了有竞争性的无铅焊料合金。另外,采用微米／亚微米颗粒,可进一步增强无铅钎料的抗蠕变性能及组装接头的尺寸稳定性,可满足光通讯、宇航、汽车等电子设备制造的特殊要求。

电子组装用SnAgCu系无铅钎料的研究进展

SnAgCu钎料广泛应用在电子组装领域,被认为是传统SnPb钎料的最佳替代品。但与Sn63Pb37钎料相比,SnAgCu钎料抗氧化能力差,钎料内部及焊点界面存在脆性金属间化合物块及服役期间焊点抗蠕变、疲劳性能较低。添加合金元素和纳米颗粒可以显著改善SnAgCu钎料的组织和性能,提高焊点可靠性。这对发展新型高性能无铅钎料是一个行之有效的办法。本文结合国内外SnAgCu系无铅钎料的最新研究成果,全面阐述了合金元素和纳米颗粒等因素对钎料的润湿性、抗氧化性以及焊点显微组织和可靠性的影响,指明了该钎料目前研究中存在的问题及今后的研究方向。

含稀土Sn-Zn-Bi系无铅钎料润湿性能的研究

通过向Sn-Zn-Bi系钎料合金中添加适量合金元素Ga,Cu和La,制备了对Cu母材具有较好润湿性能的Sn-8.9Zn-2.7Bi-1.0Ga-0.5Cu-0.2La无铅钎料,其润湿角为25.1°。同时,还研究了无铅钎料中稀土元素La以及合金元素Ga的微量变化对钎料的润湿性及与母材金属结合界面组织结构的影响。研究发现,La和合金元素Ga的含量对Sn-Zn-Bi系无铅钎料润湿性能有较大影响,适量添加无论是在空气中还是在氮气保护下,均可以改善钎料的润湿性。

SnAgCu系无铅钎料合金力学性能及钎焊性能研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDX)及Instron电液伺服疲劳拉伸试验机,对SnAgCu系无铅钎料合金的力学性能和钎焊性能进行了研究。结果表明,适量的稀土元素Ce的添加显著地延长了Sn3Ag2.8Cu钎焊接头在室温下的蠕变断裂寿命,Sn3Ag2.8Cu-0.1Ce钎焊接头的蠕变断裂寿命超过Sn3Ag2.8Cu钎料的9倍;同时,使Sn3Ag2.8Cu合金的延伸性能也得到了显著改善,伸长率达到15.7%;Sn3Ag2.8Cu-0.1Ce与铜基板的扩散层厚度比Sn37Pb厚,但是比Sn3Ag2.8Cu薄。

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。

SnAgCu系无铅钎料技术发展

本文主要讨论了SnAgCu系无铅钎料技术及专利的发展现状,分析其特点与优势,发现该合金在一个较大成分范围熔化温度都接近共晶温度。研究发现在该合金中添加微量La、Ce混合稀土,在保持原有优良物理性能及钎焊工艺性能的同时合金的抗蠕变性能及服役可靠性,同时钎料成本低廉。另外,采用微米/亚微米颗粒,可进一步增强其抗蠕变性能及组装接头的尺寸稳定性,满足光通讯等电子设备制造的特殊要求。

Sn-Ag系电子无铅软钎料的超电势研究

随着微电子表面组装技术 ( SMT)的迅速发展和公众环境意识的增强 ,无铅软钎料成为近年来研究的焦点。主要研究了 Sn- Ag系合金钎料的超电势电化学性能 ,并且与传统的 Sn-Pb近共晶合金进行了对比。试验证明在酸、碱两种不同的溶液环境中 ,无铅软钎料和 Sn- Pb合金的超电势有明显的差异。并指出含铋的钎料的超电势随着铋的含量的增加而降低 。

微电子组装中Sn-Zn系无铅钎料的研究与开发

无铅钎料的研究开发是我国电子材料行业目前面临的紧迫课题。其中Sn-Zn系无铅钎料具有低的熔点,优良的力学性能,能获得可靠的钎焊接头,且其原材料丰富、价格便宜,有望替代Sn-Pb钎料。但该系钎料易氧化,抗腐蚀性较差,目前还未得到广泛的采用。介绍了开发新型无铅钎料应满足的要求,及几种有潜力的Sn-Zn系无铅钎料。

锡锌系无铅钎料合金化研究进展

Sn-Zn系无铅钎料因其熔点接近传统Sn-Pb系钎料的熔点、可兼容现有工艺、成本低廉等优点,而成为替代传统Sn-Pb钎料的重要钎料体系之一。然而,Sn-Zn系无铅钎料存在润湿性、抗氧化性、耐蚀性较差等问题,使其实际工程应用受到限制。研究表明,合金化是改善Sn-Zn系无铅钎料性能的有效途径。为改善Sn-Zn钎料的润湿性、抗氧化性、耐蚀性、力学性能及抗蠕变性能等性能,研究者提出了不同的思路和解决方法。针对Sn-Zn系钎料润湿性差的问题,主要通过合金化方式来减小钎料表面张力和抑制界面处Cu-Sn金属间化合物的产生。为提升Sn-Zn系钎料的抗氧化性能,一方面可以通过添加比Zn更活泼的元素,使之与O_(2)优先反应生成致密的氧化保护膜;另一方面可以向钎料中添加一定量的合金元素,使其与Sn或Zn形成具有抗氧化性的物相。通过合金化方式可以提高Sn-Zn系钎料腐蚀产物的钝化效果、调控富Zn相的形貌以及控制富Zn相的腐蚀扩散行为,从而提高钎料的耐蚀性。通过细晶强化、第二相强化以及固溶强化等方法可以提高Sn-Zn系钎料的力学性能,添加一定量的Ni、Sb以及RE等元素则可提高钎料的抗蠕变性能。本文系统归纳了Sn-Zn系无铅钎料合金化的最新研究进展,分析了目前Sn-Zn无铅钎料合金化研究面临的困难和挑战,并展望了其未来的发展前景,可为制备高性能Sn-Zn系无铅钎料提供一定的参考。

合金元素对Sn—Zn系无铅钎料性能的影响

为了改善Sn-Zn系无铅钎料的综合性能,通过合金化的方法,运用正交试验法,研究了Bi、Ag、A1元素对Sn-9Zn系无铅钎料的润湿性能、抗剪强度以及熔点的影响。结果表明,钎料的润湿性随着Bi元素含量的增加而得到改善,钎料的剪切强度随着Ag元素含量的增多,先提高后降低,综合分析Sn-9Zn-4Bi-0.5Ag-0.05Al钎料的性能最佳,且差热分析表明,该钎料熔点最低,为196.97℃。同时,利用扫描电镜及能谱分析了合金元素对钎料接头显微组织的影响。

Sn-Cu-Ni系电子封装互连材料的研究进展

本文综述了近年来对Sn-Cu-Ni系无铅钎料的研究成果,着重阐述稀土元素Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、La-Ce混合稀土以及金属Ge、Ag、Bi元素对Sn-Cu-Ni系无铅钎料的润湿性能、熔化特性、力学性能等的影响,在此过程中也指出了存在的问题并提出解决的办法。

电子无铅软钎料的超电势研究

主要研究了Sn -Ag系合金钎料的超电势 ,并且与传统的Sn- 40Pb合金进行了对比 ,提出了无铅软钎料研究与开发中应当考虑因超电势变化而引起的问题。在酸、碱两种不同的溶液环境中 ,无铅软钎料和Sn- 40Pb合金的超电势有一定的差异 ,含Bi的Sn-Ag系合金的超电势较低 ,但微量的轻稀土的加入可显著地提高钎料的超电势 ;而在碱性溶液中 ,Sn -Ag系合金的超电势较高 ,但阳极极化、钝化时 ,临界电流和临界电位均低于Sn-

Sn-Ag-Bi系钎料焊接性能研究

讨论了电子软钎料的钎焊性能及其影响因素,钎料的钎焊性能很大程度取决于钎料对基板的润湿性能,而润湿性能与液态钎料在基板上的液、固、气三相界面张力有关。通过建立简化的数学模型,得出了润湿角与钎料熔滴铺展面积间的数学关系式。文中采用铺展面积法对Sn-Ag-Bi系钎料钎焊性能进行评估,结果表明在添加少量的Zn,可在一定程度上提高钎料的润湿性能,并可减少Bi的用量。

Sn-Zn-Bi无铅钎料成分设计

利用二次回归正交组合设计建立了Sn Zn Bi无铅钎料成分与润湿性能、力学性能及抗腐蚀性能的回归方程,分析了成分质量分数对钎料润湿性能、接头剪切强度及钎缝抗腐蚀能力的影响规律。结果表明:增加Zn的质量分数有助于提高接头剪切强度,但同时也使钎料润湿性和钎缝抗腐蚀性能下降;添加适量质量分数的Bi能明显改善钎料的润湿性、接头剪切强度和钎缝抗腐蚀性;Zn、Bi交互作用对钎料和接头性能有一定的影响。在综合考虑成分变化对钎料熔点、熔化温度区间等影响后,优化设计出用于电子工业的w(Zn)=8%～9%、w(Bi)=3%～4%的Sn Zn Bi无铅钎料。

Sn-Zn-Bi-X(Ag,Cu)系钎料的断裂韧性研究

通过对两种具有代表性的无铅软钎料断口的分析,介绍了Sn-Zn-Bi-X(Ag,Cu)系钎料合金的断裂韧性的初步研究结果,发现Bi固溶于钎料基体导致了钎料合金脆性的增加,随着Bi含量的增加,脆性随之增大。同时发现,钎料的冷却方式对钎料的脆性倾向有较大的影响。

Ni含量对Sn-0.7Cu无铅钎料钎焊性能的影响

以Sn-0.7Cu无铅钎料为基础,以改善二元Sn-Cu钎料合金的性能为目标,研究了Ni含量对Sn-0.7Cu钎料合金组织和性能的影响。通过组织观察、力学性能测试、熔化特性测试、润湿性能测试、电阻率测试、耐腐蚀性测试、时效处理等,研究了Ni含量对Sn-0.7Cu-x Ni(x=0.5、1.0、1.5、2.0)钎料合金凝固行为和钎焊性能的影响规律。结果表明:随着Ni含量添加,金属间化合物相(Ni 3 Sn 4)体积分数逐渐增大,Ni含量为2%时,硬度最大值为14.2 HV;Ni含量为0.5%时,熔程最小为4.4℃;Ni含量为1%时,铺展面积最大值为92.4 mm^(2);当Ni含量为2%时,电阻率最大为1.1×10^(-7)Ω·m;IML厚度随着时效时间的延长先增加后趋于均匀;当Ni含量为2%时,钎料在酸性腐蚀条件下最稳定。

Sn-Zn系钎料研究及应用现状

随着钎料无铅化的发展,Sn-Zn钎料以其低廉的成本,与SnPb钎料相近的熔点成为无铅钎料研究的重点。但是Sn-Zn钎料存在易氧化,抗腐蚀性差,润湿性差的问题,通常在SnZn钎料中加入不同元素,改善其性能。主要阐述不同添加元素B i、A l、In、Re(稀土元素)、Ag、Cu、P和多元合金对SnZn钎料自身性能和钎料与Cu结合性能的影响,概述SnZn系钎料的工业应用现状。