不同钎剂对Sn-Zn系无铅钎料润湿特性的影响

采用润湿平衡法研究了在ZnCl2-NH4Cl、中等活性松香(RMA)和免清洗三种不同钎剂作用下,Sn-Zn无铅钎料在Cu基板上的润湿特点.结果表明,使用ZnCl2-NH4Cl钎剂时,Sn-Zn钎料具有良好的润湿性能;研究了不同钎剂下,Sn-9Zn钎料在Cu基板上的铺展情况,并分析比较了焊点界面金属间化合物层的特征.Sn-Zn钎料与Cu基板界面形成的金属间化合物在靠近Cu基板一侧较为平坦,而在钎料一侧呈扇贝状,而且,不同钎剂能影响钎料在Cu基板上的润湿、铺展性能,界面金属间化合物特征及焊点外观;Sn-Zn钎料表面存在大量ZnO,去除钎料表面ZnO是开发针对Sn-Zn系无铅钎料专用钎剂的关键.

Sn-Zn系无铅钎料的研究现状及发展趋势

介绍了Sn-Zn系无铅钎料的研究及应用现状,阐述了为改善Sn-Zn无铅系钎料存在的不足之处,添加各种合金元素或微量元素如Bi,Ag,In,Ga,Al,RE等元素后,对Sn-Zn系无铅钎料钎焊性能、力学性能的影响以及Sn-Zn系无铅钎料界面反应及界面金属间化合物(IMC)的研究现状。简要综述了国内外有关Sn-Zn系无铅钎料专用助焊剂的研究状况,对Sn-Zn系无铅钎料今后的研究、改进及应用方面的前景和发展方向进行了分析与预测。

Sn-Zn系无铅钎料研究中的几个热点问题

介绍了Sn-Zn系无铅钎料的应用及研究现状,阐述了Sn-Zn系无铅钎料研究中的几个热点课题。对Sn-Zn系无铅钎料的熔化行为、组织及力学性能相关的研究进行了总结。针对Sn-Zn钎料润湿性、高温抗氧化性、耐腐蚀性这几个不足,对目前的研究情况进行了分析、探讨;另外,还介绍了Sn-Zn系钎料与基板的界面反应和焊点可靠性的相关研究现状。

Sn-Zn系无铅钎料润湿性的研究进展

综合分析了Sn-Zn系无铅钎料润湿性能的研究现状。分析了该系钎料润湿性能不足的原因,总结了影响Sn-Zn系钎料润湿性能的若干因素,归纳了改善Sn-Zn钎料润湿性能的主要途径及其研究现状。最后,对Sn-Zn钎料的发展趋势进行了总结与展望。

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。

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。

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。

Sn-Zn系电子无铅软钎料湿润性能的研究

研究了元素铋对Sn -Zn系合金钎料湿润性能的影响 ,结果发现Sn -Zn的湿润性能可通过元素铋的加入而得到有效地改善。当铋的含量大于 5 %时 ,钎料可获得与Sn - 45 %Pb系合金相当的润湿性能 ,但再在合金中加入微量的以镧。

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。

Bi、Ag对Sn-Zn无铅钎料性能与组织的影响

研究了Bi、Ag对Sn-9Zn无铅钎料系统润湿性、接头力学性能及微观组织的影响。结果表明:Sn-9Zn无铅钎料的润湿性较差,添加适量的Bi有助于提高钎料的润湿性和接头剪切强度,但同时也使接头的塑性降低;添加适量的Ag能明显改善钎料的润湿性和接头塑性,但Ag的质量分数超过1.5%时会降低钎料润湿性和接头剪切强度。Sn-9Zn-Bi系无铅钎料组织由富Sn相、富Zn相及Bi的析出物组成;Sn-9Zn-Ag系无铅钎料组织由富Sn相、富Zn相及AgZn3化合物组成。

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。

合金元素对Sn-Zn基无铅钎料高温抗氧化性的影响

研究了不同微量合金元素对Sn-Zn基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,Al、Cr能明显改善Sn-Zn基钎料的抗氧化性能。通过俄歇能谱深度剖析和X射线衍射分析探讨了合金元素的抗氧化机理:Al和Cr在钎料表面或亚表面富集,形成阻挡层,抑制了钎料的氧化。比较了合金元素对Sn-Zn基钎料润湿性能的影响,结果表明Al的加入不利于钎料的铺展。通过实验得出结论:Cr是一种比Al更具有吸引力的Sn-Zn基钎料的高温抗氧化合金元素。

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。

Sn-Zn-Bi-(P,Nd)无铅钎料的微观组织及性能

研究了复合加入P,Nd元素的Sn-8Zn-3Bi钎料的微观组织、力学性能、抗氧化性及润湿性.结果表明,单独加入元素P会导致Sn-8Zn-3Bi钎料组织中出现初生Zn相,而同时加入元素P和Nd不仅能够抑制初生Zn相的形成,钎料组织也能够得到细化,因此钎料的塑性提高,断后伸长率达到48%.P,Nd元素的复合添加能够在钎料表面形成稳定的扩散阻挡层,抑制P元素在长时间加热条件下的烧损,进一步降低表面的氧化速度.由于钎料的抗氧化性提高,Sn-8Zn-3Bi-0.1P-0.05Nd钎料呈现出更好的润湿性.

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。

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。

Cu和Ce对Sn-Zn系钎料合金物理性能和化学性能的影响

通过向Sn-Zn系钎料合金中添加Cu和单一稀土Ce,利用金相显微镜(OM)、差热分析仪(DTA)和热重分析仪(TGA)研究Cu和单一稀土Ce对合金的物理性能和化学性能的影响。结果表明,添加Cu和单一稀土Ce都可以提高焊锡合金的熔点,这是因为Cu和Ce的熔点都远远高于Sn-Zn系钎料合金的熔点,从而增加了合金的熔程,提高熔点;当添加Cu含量为4%,稀土含量为0.05%时,合金的润湿角最小为49°;从合金的化学性能来看,在2%Cu的合金中随着稀土含量的增加,合金氧化呈现先增重后失重的现象,在4%Cu的合金中随着稀土含量的增加,合金一直处于失重状态。从综合性能来看,最佳的合金成份是Sn-8Zn-2Cu-0.05Ce。

低温无铅钎料合金系研究进展

随着消费类电子产品向着低功耗、多功能化、高集成度、微型化、绿色制造的方向发展,其对电子制造封装技术与工艺提出了新的要求,以应对消费类电子产品可靠性所面临的严峻挑战。首先,电子封装制造过程中表面贴装工艺(SMT)通常使用的传统Sn-Ag-Cu钎料合金回流工艺温度(240~260℃)较高,不可避免地会带来较大的热损伤、热能耗以及散热困难等问题;其次,随着器件厚度降低,要求所使用的芯片、PCB等基板更薄,这样由热膨胀系数不匹配产生的应力所引起的翘曲现象将更加显著,且在封装过程中各种焊接缺陷更易出现;此外,不耐热元器件、温度敏感器件的焊接需求逐渐增长,传统的中高温组装工艺已无法满足新型电子封装技术的需求。在SMT过程中通过使用低温无铅钎料降低工艺温度是有效解决消费类电子产品的可靠性问题的方式之一。本文对国内外低温无铅钎料合金的发展进行了总结,详细介绍了Sn-Zn基、In基、Sn-Bi基三类不同低温无铅钎料合金的发展及研究现状,阐明了三类钎料合金在不同领域应用的优缺点,分析了未来低温组装的研发方向和实现途径。

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。