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。

真空蒸镀硬脂酸包覆SnAgCu无铅焊料合金粉末研究

微细无铅焊料合金粉末易团聚和氧化,通过表面改性处理可提高其分散性及抗氧化性。本文以紧耦合气雾化法所制备的SnAgCu合金粉末为原料,采用真空蒸镀法对SnAgCu合金粉末进行包覆硬脂酸的改性研究,研究蒸镀温度、蒸镀时间等工艺条件对SnAgCu合金粉末改性效果的影响;采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对包覆后合金粉末的形貌及结构进行观测,采用X射线光电子能谱仪(XPS)和碳硫联测仪分别对包覆后粉末的光电子能量和C含量进行测试。研究结果表明:合适的真空蒸镀条件是蒸镀温度70℃,蒸镀时间12h,真空度低于1.6×10-2Pa,在此条件下可得到均匀致密、厚度为5～10nm的包覆层;硬脂酸包覆SnAgCu合金粉末遵循岛状生长机理,其包覆行为是物理吸附过程。

Ce对SnAgCu系无铅焊料合金组织和性能的影响

以Sn-3.5Ag-0.7Cu焊料为母合金,探讨了微量稀土元素Ce对Sn-Ag-Cu合金的电导率、润湿性以及力学性能的影响.研究表明:添加Ce对焊料的电导率的影响不大,对合金的润湿性和力学性能的影响较大.当w(Ce)=0.05%时,焊料合金的综合性能较好.

SnAgCu系钎料的合金组织和力学性能

研究了Cu含量对SnAgCu系钎料合金显微组织及其与化学镀Ni基板钎焊接头力学性能的影响。结果表明:高Cu含量SnAgCu合金会产生较多的(CuxNi1-x)6Sn5金属间化合物,从而减少镀Ni层的消耗,进一步提高钎焊接头的剪切强度。与Sn-3.0Ag-0.3Cu相比,Sn-3.0Ag-1.0Cu钎焊接头剪切强度提高了6.78%。经过150℃时效1000h后,界面Ni3(P,Sn)层的增长率从Sn-3.0Ag-0.3Cu合金的约66%降低到Sn-3.0Ag-1.0Cu合金的约40%。

SnAgCuY系稀土无铅钎料显微组织与性能研究

研究了添加微量稀土Y对Sn3．8Ag0．7Cu钎料合金显微组织和性能的影响,通过对钎料的熔化温度、润湿性能、接头剪切强度的测试及显微组织观察,指出含微量稀土的SnAgCuY合金是性能优良的无铅钎料合金,同时确定了最佳的Y含量范围。

Ag元素含量对SnAgCuX无铅钎料性能的影响

分析了SnAgCuX系无铅钎料中Ag元素含量的变化对熔化温度、润湿性能的影响,同时研究了时效前和高温时效后钎焊接头的抗剪强度和显微组织,其中X包含Ni,P和Ce三种元素.结果表明,添加微量X元素能够在一定程度上弥补SnAgCu钎料中Ag元素含量的降低引起的性能下降。X元素的添加对SnAgCu钎料的熔化温度影响不大,但能改善钎料合金的润湿性能,提高钎焊接头的抗剪强度,并抑制时效引起的接头强度下降。这与微量X元素的添加改善了钎料的显微组织和金属间化合物的形貌有很大的关系.

SnAgCuCe/Er无铅钎料表面锡晶须的形态及特性

在Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅钎料中添加1%(质量分数)的稀土铈或铒会在其内部形成尺寸较大的稀土相CeSn3和ErSn3.暴露于空气中的CeSn3和ErSn3将发生氧化,同时在其表面会出现锡晶须的快速生长现象.文中研究了稀土相CeSn3与ErSn3表面锡晶须的生长行为.结果表明,在CeSn3与ErSn3表面形成了大量的传统圆柱状锡晶须,同时,在其表面还出现了一些特殊形态的锡晶须,如带纹状的锡晶须、扭曲状的锡晶须、变截面的锡晶须、锡晶须的分枝、合并及搭接现象等.

SnAgCuEr系稀土无铅钎料的显微组织

系统研究了添加微量稀土Er对Sn3.8Ag0.7Cu无铅钎料合金显微组织和性能的影响。试验发现,微量Er的添加,使Sn3.8Ag0.7Cu钎料合金的熔化温度稍有降低,铺展面积有所增加,抗剪强度有所提高。通过显微组织观察,加Er后网状共晶物体积百分比增大,初晶金属间化合物(IMC)的尺寸变小。微量Er抑制了时效过程钎料与铜基体界面IMC层(IML)的增厚,时效400 h后差别更明显,有利于提高钎料接头的可靠性。指出含微量稀土的SnAgCuEr合金是性能优良的无铅钎料合金。

SnAgCuY钎料高温时效过程的显微组织演化

研究了无铅钎料合金Sn3.8Ag0.7Cu高温时效过程中显微组织,特别是金属间化合物(IMC)的演化规律,以及稀土Y的添加对其产生的影响。结果表明:在高温时效过程中合金内部组元发生扩散与重组,伴随着共晶组织的逐渐溶解,新的IMC在组织内部呈球形弥散析出。结晶初期形成的具有规则形状的较粗大的IMC逐渐发生解体,树枝状富Sn相逐渐取代共晶组织成为受腐蚀的对象。随着时效时间的延长,合金内部各组元的成分也在不断发生变化。

SnAgCuEr系稀土无铅钎料的显微组织与性能研究

系统研究了添加微量稀土Er对Sn3.8Ag0.7Cu钎料合金显微组织和性能的影响,通过对钎料的熔化温度、润湿性能、接头剪切强度的测试及显微组织观察,指出含微量稀土的SnAgCuEr合金是性能优良的无铅钎料合金,同时确定了最佳的Er含量范围.

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。

反应物浓度在SnAgCu纳米颗粒尺寸控制中的作用(英文)

在电子封装领域,通过利用纳米颗粒尺寸效应带来的熔点降低,SnAgCu合金体系有希望替代传统的但有毒的SnPb焊料体系。分别选用硼氢化钠和邻啡罗琳作为还原剂和表面活性剂,采用化学还原法制备出Sn3.0Ag0.5Cu(质量分数)合金纳米粒子。对合成的纳米颗粒形貌采用场发射扫描电镜(FE-SEM)进行表征。通过对扫描电镜数据的分析,可统计出纳米颗粒的尺寸分布。研究表明,所合成的纳米颗粒尺寸随着反应物浓度的增加而增大。通过理论分析,对反应物浓度在纳米颗粒尺寸控制中的作用进行了阐述。

等温时效中稀土Er对Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅钎料显微组织演化的影响

系统研究了等温时效中添加微量稀土Er对Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料合金显微组织演化规律的影响。结果表明,Er对Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料显微组织及等温时效过程中显微组织的演化产生了重要影响。在钎焊过程中,Er有效地细化了钎料组织,改变了钎料内部Cu-Sn金属间化合物的形态、尺寸及分布情况。在等温时效过程中,钎料内部生成的ErSn3金属间化合物为组织的再结晶过程提供了大量的形核质点,有效避免了再结晶组织的粗化及裂纹的产生和扩展。

Sn晶须形态的研究

本文研究了稀土相表面Sn晶须的生长行为.研究结果表明,如果将稀土相暴露于空气中,在稀土相的表面会出现Sn晶须的快速生长现象,且Sn晶须在其快速生长过程中会表现出一些特殊的形态特征,如片状Sn晶须的形成、Sn晶须的多次连续转折现象、Sn晶须的变截面生长现象、Sn晶须的分枝与合并以及Sn晶须的搭接现象等.

Sn晶须形态的研究

添加微量稀土可以有效地改善钎料的综合性能。然而当钎料中添加过量的稀土时,钎料内部会形成体积较大的稀土相。如果将稀土相暴露于空气中,其将发生氧化,氧化产生的压应力将加速稀土相表面Sn晶须的生长。研究了CeSn3与YSn3与ErSr3稀土相表面Sn晶须的生长情况。研究结果表明,稀土相表面出现了Sn晶须的快速生长现象,且试验中发现了一些特殊形态的Sn晶须。

Sn-Ag-Cu无铅钎料的性能研究

用粉末冶金的方法合成了Sn-Ag-Cu钎料,并测试了钎料的显微组织、力学性能(纳米压痕试验)和焊点处的界面反应。试验结果表明:钎料中的金属间化合物在基体中均匀分布;Sn-Ag-Cu钎料表现出了明显的金属材料纳米压痕特性,即明显的永久变形和不明显的弹性回复。焊点处的金属间化合物层(IMC层)随时效时间的增加持续增加。

电子组装用无铅钎料的研究现状及发展趋势

本文综述了近年来国内外无铅钎料的研究开发现状及部分无铅钎料的应用情况。重点介绍了国内外SnAgCu合金系无铅钎料技术的发展现状,分析其特点、优势以及目前存在的问题。

微量元素Sb对BGA焊锡球内部组织及可焊性的影响

本文以Sn-3.0Ag-0.5Cu(wt.%)焊料为母合金,探讨了微量元素Sb对BGA焊锡球内部组织及熔点、润湿性的影响。实验研究表明,添加适量的微量元素Sb,可强化Ag在基体中的弥散强化效应,抑制焊接界面处Cu6Sn5的生长,提高焊点机械强度;同时可降低焊料合金的液相线温度,减小糊状区间,改善BGA焊锡球的润湿性。