扩散温度对车用Al2O3/Sn0.3Ag0.7Cu合金粉末组织及物理性能的影响

对以Al2O3作为增强体的Sn0.3Ag0.7Cu合金粉末进行扩散强化处理,研究扩散温度对其组织及物理性能的影响。结果表明:将Sn0.3Ag0.7Cu合金粉末升温到700℃再进行扩散强化,压坯的尺寸偏差为±0.04 mm,尺寸均匀性较高,合金粉末具备良好的成形能力。扩散合金化温度升高至700℃实现Sn与Cu的完全固溶,得到的粉末颗粒内锡含量为8.6%~9.7%,合金粉末中形成了均匀分布状态的锡。在各温度下进行扩散强化处理得到的Sn0.3Ag0.7Cu合金粉末具有相近的流动能力与松装密度,表现出了优异的流动性。以700℃进行扩散强化得到的细小粉末,具备可控松装度与流动能力,表现出良好压缩特性。

金属间化合物Ag_3Sn对Sn3.8Ag0.7Cu焊料合金拉伸性能的影响

利用不同凝固速率和等通道挤压法制备不同组织结构的Sn3．8Ag0．7Cu合金,使其包含不同形貌、大小及分布的Ag3Sn金属间化合物;拉伸曲线的比较分析和变形后组织的电镜观察表明,大的针状化合物对合金起着纤维增强的作用,但自身脆性断裂造成空洞,降低了材料的塑性;微细颗粒状化合物起着弥散强化作用,分布在小的等轴晶粒晶界上的化合物颗粒能够阻碍晶界的滑动,起到增强的作用．

雾化气体压力对Sn_(0.3)Ag_(0.7)Cu焊锡粉末特性的影响

利用超音速气雾化装置制备了Sn0.3Ag0.7Cu无铅焊锡粉末,用扫描电子显微镜和激光粒度分析仪对粉末的微观形貌和粒度分布进行表征,并提出一种反应质量差法计算粉末的氧含量,分析了雾化气体压力对粉末有效雾化率、微观形貌、粒度分布以及氧化程度的影响。结果表明:雾化气体压力对粉末的有效雾化率、微观形貌、粒度分布影响较大。粉末的有效雾化率随雾化气体压力的增加而不断提高;相对高的气压下粉末球形度好,0.6 MPa压力下雾化粉末的球形度好且无团聚;随着雾化气体压力的增大,粉末不断细化,且随着雾化压力的提高,粉末粒度减小幅度逐渐变缓;粉末中的氧含量随雾化气体压力的增大略有增加,高的氧含量使粉末表面粗糙度增大。

钎焊温度与时间对急冷型Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金钎焊接头性能及界面IMC生长行为的影响

对所制备的急冷型Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金进行了钎焊工艺试验,然后对钎焊接头进行了抗剪强度测试、断口形貌和显微组织分析,研究了钎焊温度与时间对接头性能以及界面金属间化合物生长行为的影响,结果表明:钎焊温度和钎焊时间不同,接头界面处金属间化合物的形成及生长情况也存在差异,并因此影响了接头的强度。

焊接时间及焊接温度对Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头性能的影响

分别在不同焊接时间和不同焊接温度下制备了Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头,采用扫描电子显微镜(SEM)、万能拉伸试验机、超声波成像无损探伤检测仪等测试手段,研究了焊接时间(1~9 min)和焊接温度(210~290℃)对Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头微观结构和力学性能的影响.结果表明,在焊接过程中,Cu元素扩散到焊接界面处,形成了(Cu_(6)Sn_(5),Cu_(3)Sn)界面层,同时发现生成的Ag_(3)Sn相能够抑制界面层的生长.随着焊接时间的延长或焊接温度的升高,反应层变厚,抗剪强度先增大后减小.对焊接接头断口形貌分析发现,焊接接头的断裂由Bi相颗粒及Cu_(6)Sn_(5)颗粒共同作用.焊接接头的断裂发生在IMC/焊料一侧,Bi相颗粒及Cu_(6)Sn_(5)颗粒共同影响着接头的抗剪强度.此外,当焊接时间为3 min、焊接温度为230℃时,接头的钎着率最大,为99.14%,抗剪强度达到最大值,为51.8 MPa.

低银Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料合金的润湿特性

采用润湿平衡法,研究了水洗钎剂条件下Sn2.5Ag0.7CuxRE无铅钎料合金在1206片式元器件和Cu焊盘上的润湿特性。结果表明,添加0.1%(质量分数)稀土的Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金在1206表面贴装元器件和Cu焊盘上有最大的润湿力和铺展面积及最小的润湿角,润湿性最好,其润湿力优于商用的Sn3.8Ag0.7Cu钎料合金,满足微电子连接用钎料对润湿性能的要求。

雾化室内气压对Sn_(0.3)Ag_(0.7)Cu焊锡粉末雾化过程的影响

利用超音速气雾化装置制备了Sn0.3Ag0.7Cu无铅焊锡粉末,研究了雾化室内不同气压状态对粉末雾化过程的影响。结果表明:随着雾化室内部气压的逐渐增大,锥形雾化区由稳定逐渐趋于紊乱,锥形雾化区范围逐渐变大,气液流量比也随之增大,粉末球形度先变好后变差。当雾化室内部气压为0.05 MPa时,锥形雾化区稳定且雾化区范围大,粉末球形度最好。

快速凝固对Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金熔化与铺展特性的影响

采用单辊法制备了快速凝固态Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金薄带,通过DSC检测和铺展试验研究了快速凝固对Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金熔化与铺展特性的影响。结果表明:快速凝固态钎料熔化区间为6℃,较常态钎料小9℃;与常态钎料相比,快速凝固态钎料能够在较低温度(260℃)、较短时间(3min)实现速度更快、面积更大的铺展。

RE对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点性能的影响

利用X射线衍射分析仪(XRD)和JSM-5610LV扫描电镜(SEM)研究RE含量对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点界面区显微组织、剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明:Sn2.5Ag0.7CuxRE焊点界面区金属间化合物由靠近钎料侧Cu6Sn5和靠近Cu基板侧Cu3Sn构成;添加微量RE可细化Sn2.5Ag0.7Cu焊点内钎料合金的显微组织和改善钎焊接头界面区金属间化合物的几何尺寸及形态;当RE添加量为0.1%时,焊点的剪切强度最高,蠕变断裂寿命最长。

微量稀土及工艺参数对SnAgCu钎料合金润湿特性的影响

选用商用水洗钎剂,采用润湿平衡法研究了Sn2·5Ag0·7CuXRE系钎料合金在不同钎焊工艺参数下对表面组装元器件润湿特性的影响。研究结果表明:添加微量稀土(RE)可改善钎料的润湿特性,当RE添加量(质量分数)达0·1%时,润湿效果最好;钎焊温度升高、钎焊时间和预热时间延长,可不同程度提高润湿力,但钎焊温度过高、时间过长,润湿力下降;Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金在最佳钎焊工艺参数钎焊温度250℃、预热时间15s、钎焊时间5s时,润湿力最大,达到现行商用Sn3.8Ag0.7Cu钎料合金的润湿力,能满足表面组装对无铅钎料润湿性能的要求。

RE对SnAgCu钎料合金及焊点性能的影响

利用JSM-5610LV扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等测量方法,研究了微量RE对Sn-2.5Ag-0.7Cu无铅钎料的显微组织、润湿特性、拉伸强度及焊点剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明,向Sn-2.5Ag-0.7Cu中添加0.1%RE可明显细化钎料合金的显微组织,改善钎料合金的润湿特性,提高钎料合金的抗拉强度、伸长率及焊点剪切强度,增加焊点的蠕变断裂寿命。当RE添加量为0.5%时,由于形成了RE化合物而明显恶化钎料合金的性能。

快速凝固Sn2.5Ag0.7Cu钎料中金属间化合物的形态及对焊点性能的影响

利用SP009A型半自动非金属系制造器,通过铜制单辊快淬工艺制得快速凝固态Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金薄带,采用JSM-5610LV扫描电镜及能谱仪,研究快速凝固态钎料合金的微观形貌及金属间化合物(IMC)特征;通过钎焊接头组织与剪切断口分析,研究IMC对钎焊接头韧性的影响机制。结果表明:快速凝固态钎料合金焊点界面处形成的排列紧密的小尺寸β-Sn能有效抑制界面处IMCCu6Sn5的长大;在钎焊过程中,钎料中过饱和固溶体析出大量尺寸细小、弥散分布的金属间化合物Cu6Sn5和Ag3Sn,凝固时可作为第二相粒子与初生相混杂在一起,形成细小共晶组织分布于钎缝中,改善了焊点韧性。

Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE-xNi的润湿特性

采用润湿平衡法,选用商用水洗钎剂研究了Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE-x Ni钎料合金在Cu引线和Cu基板上的润湿特性。结果表明,当Ni添加量为0.05%-0.1%时,Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE钎料合金中在Cu引线上具有较短的润湿时间,较小的润湿角,较大的润湿力;在Cu基板上具有较小的润湿角和较大的铺展面积;焊点界面区Cu6Sn5厚度小而平整;其润湿特性满足现代表面组装技术对无铅钎料润湿性能的要求。

弱酸性电镀Sn-Ag-Cu合金及镀层焊接性能的研究

对弱酸性甲磺酸盐-碘化物电镀Sn-Ag-Cu合金工艺进行了优化,镀层光亮、致密、平整,阴极电流效率提高到25%左右。Sn-Ag-Cu合金镀层耐蚀性好;部分Sn-Ag-Cu合金镀层在高温高湿条件下有锡须产生;回流焊后Sn-Ag-Cu合金镀层与Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料间结合牢固。

回流次数对Sn3.8Ag0.7Cu-xNi/Ni焊点的影响

研究了复合无铅焊料Sn3.8Ag0.7Cu-xNi(x=0.5,1.0,2.0)与Au/Ni/Cu焊盘在不同回流次数下形成的焊点的性能。结果表明,Ni颗粒增强的复合焊料具有良好的润湿性能,熔点小于222℃;x为0.5的焊料界面IMC由针状(CuNi)6Sn5演化为双层IMC,即多面体状化合物(CuNi)6Sn5和回飞棒状(NiCu)3Sn4。当x超过1时,焊点界面只有单层回飞棒状(NiCu)3Sn4生成。并且,复合焊料焊点的剪切强度高于非复合焊料。

机械合金化法制备(Ag-Cu_(28))-xSn合金的结构和性能研究

利用机械合金化法制备（Ag—Cu28）-xSn系合金粉末，借助差示扫描量热仪、X-射线衍射仪、扫描电镜等，研究了Sn含量对合金熔化温度、球磨时间对合金粉末的物相组成及显微结构的影响。研究表明：Sn对合金的熔化温度有显著影响，随Sn含量增加合金熔化温度下降趋势减缓；当Sn含量为30％时，合金熔化温度最低为539．3℃。球磨40h时，（Ag—Cu28）-30Sn粉料合金化完全，其物相组成为Ag4Sn、Cu3Sn和Cu6Sn5。球磨初始阶段（Ag—Cu28）-30Sn粉料颗粒异常长大，球磨至40h时合金化完成，颗粒断裂和焊合达到平衡，合金粉末粒度均匀，平均粒径约为5～10μm。

超声波振动对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu润湿性的影响

研究超声波功率、作用时间对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料在Cu板上的润湿过程。结果表明,超声波振动能够提高钎料合金的润湿性能。与不加超声波振动相比,在钎焊温度270℃,超声波振动功率88W、作用时间45 s的条件下,铺展面积提高了72.7%,润湿角降低了35.5%。同时,超声波振动促进了润湿过程Cu原子的扩散。

粉末冶金工艺对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE无铅钎料组织性能的影响

在低熔点Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金粉末冶金制备工艺设计基础上,研究了预压和烧结对钎料合金组织与力学性能的影响。研究结果表明:低熔点Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金粉末冶金工艺预压应力和烧结温度分别为160 MPa和210℃,均高于高熔点铜、铝合金的预压应力和烧结温度。与熔炼法相比,Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金抗拉强度提高了15.5%。烧结会影响Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金初生β-Sn相和共晶组织形态,随烧结温度升高,初生β-Sn相组织比例升高。

电场对超声振动辅助Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu润湿适配性的影响

研究了电场对超声振动辅助的Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu润湿适配性的影响。结果表明,电场能够提高超声振动辅助的Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金在铜板上的润湿性;与不加电场相比,在温度270℃,电场强度1.5 kV/cm,电场作用时间60 s条件下,电场促进了超声振动辅助钎料润湿过程Cu原子的扩散,使钎料铺展面积提高20%,润湿角减小20.4%。

过热度对Sn3Ag2．8Cu合金雾化粉体颗粒形貌的影响

为了加速我国电子行业无铅化进程,利用自行设计的超音速雾化制粉试验装置,研究了过热度对Sn3Ag2.8Cu合金无铅焊锡雾化粉体颗粒形貌的影响。结果表明:通过调整合金的过热度,能够控制雾化粉体中卫星颗粒及异形颗粒的比例;当合金过热度为150℃时,雾化粉体中卫星颗粒和异形颗粒最少,颗粒球形度最好;当合金过热度为100℃时,雾化粉体颗粒球形度较差;当合金过热度为250℃时,雾化粉体卫星颗粒和片状颗粒较多。