Influence of Mn on wettability and microstructure of low-silver lead-free solders

The influence of Mn on wettability and microstructure of low-silver solders was investigated. Mn degrades the wettability of low-silver solders, while the wettability of the Mn doping solders does not change with Mn content in a linear way. As a result of Mn doping, the cellular/dendritic β-Sn and the eutectic phase are refined. It indicates that Mn promotes the spontaneous and heterogeneous nucleation process of the solder alloys. The growth of intermetallic compound on the joint inter＇ace during soldering is also restrained. Aging experiment shows that Mn suppresses the growth of Cu3Sn and Cu6Sn5 layers at the joint interface.

Sb对Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.6Ga无铅焊料合金性能的影响

用CXZG-1真空感应熔炼炉制备6组Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.6Ga-x Sb(x=0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1%,质量分数)焊料合金,通过差示扫描量热法、润湿铺展试验、抗拉强度测试、扫描电镜观察、EDS能谱分析及X射线衍射物相分析等研究了Sb添加对新型低银系Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.6Ga-x Sb焊料合金综合性能的影响。结果表明:Sb添加对焊料的熔化温度及熔程影响较小;Sb可改善焊料合金的润湿性能,当Sb的质量分数为0.8%时,焊料的铺展系数为71.01%;Sb可细化焊料合金中的金属间化合物提升焊料的塑性,当Sb的质量分数为0.8%时,金属间化合物由长条状转化为不规则块状,此时焊料合金的抗拉强度为49.13 MPa,仅比质量分数为1%时小0.08 MPa。得出,Sb在Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.6Ga-x Sb焊料合金中最佳的质量分数为0.8%。

Sn-Ag-Cu钎料的制备与显微组织性能研究

Sn-Ag-Cu系低银钎料凭借其优良的工艺和力学性能被普遍认为是最有前途的含铅钎料替代品。为了研究低银钎料的制备及其显微组织特性,制备银的质量分数分别为0、0.3%、0.5%、1.0%的四组低银钎料。比较分析熔化温度与银的质量分数对低银钎料的熔化特性、显微组织、抗拉强度及润湿特性的影响。结果表明,添加少量的银可以降低锡铜钎料的熔化温度,使锡铜钎料的晶粒变得细小,晶粒排列得更加紧密。当钎料中银的质量分数为1.0%时,钎料的抗拉强度达到47.4 MPa,在紫铜基体上的铺展面积为39.9 mm2,润湿角为5.01°。

微量Co对低银无铅焊料润湿及界面反应的影响

利用润湿测量仪研究了加入微量Co对低银无铅焊料Sn1.00Ag0.70Cu和Sn0.50Ag0.70Cu润湿性能的影响,并与共晶无铅焊料Sn3.00Ag0.50Cu的润湿性能进行对比。结果发现,焊料Sn3.00Ag0.50Cu、Sn1.00Ag0.70Cu0.07Co和Sn0.50Ag0.70Cu0.03Co的润湿平衡力F分别为3.0850,3.0600和3.0275mN,润湿时间分别为0.64,0.88和1.01s。低银微钴无铅焊料显示了与共晶无铅焊料类似的润湿力,只是润湿时间略有增加。

磁场对Sn-0.3Ag-0.7Cu焊点显微组织及性能影响研究

以Sn-0.3Ag-0.7Cu(SAC0307)低银无铅钎料焊点为研究对象,在焊点凝固过程中施加2.3T匀强磁场,通过观察低银无铅焊点显微组织变化,揭示磁场对焊点凝固及固态扩散行为影响;利用Fe、Ni增强元素对比得出SAC0307在不同环境下的凝固和固态扩散行为。将焊点置于电流密度为3×10~3 A/cm^3的磁电耦合环境下,观察了磁电耦合条件下焊点的显微组织演变过程,并总结了磁场对焊点电迁移行为的影响。结果表明:静磁场条件下,焊点界面处IMC形态由扇贝状向针状转变;IMC倾向于向钎料内部快速生长;Fe、Ni的加入进一步促进IMC生长。

Bi含量对Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料微观组织及接头性能的影响

以Sn-0.3Ag-0.7Cu低银无铅钎料为研究对象,添加不同量的Bi(1.0%～4.5%)元素,和Cu盘进行钎焊,取部分试样进行高温时效处理。观察分析了Bi对钎料微观组织结构的影响,以及Bi对焊接接头界面金属间化合物(IMC)显微形貌演变、生长动力学和接头剪切强度的影响。研究结果表明;Bi元素的加入使钎料基体内晶粒尺寸变得细化而均匀,且随着Bi含量的增加可以显著提高钎料钎焊接头的剪切强度,断口经过扫描电镜观察发现剪切断面均沿着剪切方向有明显的塑性变形,这表明焊点中发生的是塑性断裂;高温时效试验表明,钎料基体中Bi的存在降低了界面IMC的生长速率,且随着Bi含量的增加,抑制IMC生长的作用越大。但是过量的Bi会使组织粗化,且对IMC生长的抑制作用反而会变差。IMC层厚度随着时效时间的延长明显增加,断裂机制很快由钎料基体的韧性断裂逐渐变为界面IMC的脆性断裂,使焊接接头的剪切强度明显下降。

低银合金焊接性能的神经网络预测

以Bi、Co、RE和P含量为输入层参数;以熔点、铺展面积、抗拉强度和伸长率为输出层参数,进行低银合金Sn-0.3Ag-0.7Cu焊接性能的神经网络预测,并进行了试验验证和对比分析。结果表明,该神经网络的预测精度较高,其预测的低银合金最佳配比为Sn-0.3Ag-0.7Cu-1.6Bi-0.7Co-0.05RE-0.04P,其焊接性能的试验数据也与主流高银合金Sn-3Ag-0.5Cu相当,具有较大的工程应用价值。

铝合金表面电弧喷涂Ag基涂层及其低温钎焊行为

在波导器件中,铝合金壳体较差的润湿性制约了其与微带电路板之间大面积、可靠低温钎焊连接.通过电弧喷涂技术在5A06铝合金表面制备了厚度约为80μm的Ag-15%Ni(质量分数)单一涂层和Ni-5%Al/Ag-15%Ni(质量分数)复合涂层,以提升Sn-Pb钎料在其表面的润湿性.对比研究了两种涂层的显微结构、涂层界面结合性能、低温钎焊行为及钎焊接头剪切失效机制.结果表明,涂层与铝合金基板间形成了良好的界面结合,并且两种涂层均具有较好的低温焊接性.其中,Ag-15%Ni单一涂层与铝合金基板的结合强度为40 MPa,喷涂后铝合金基板与T2紫铜形成的钎焊接头抗剪强度为26 MPa.相较而言,Ni-5%Al/Ag-15%Ni复合涂层展现出更佳的涂层结合强度(42 MPa)和钎焊接头抗剪强度(31 MPa).

低银Sn-Ag-Cu无铅钎料的发展现状及发展趋势

开发低银无铅钎料是目前电子钎料行业的迫切需求。目前主要开发了Sn-0.3Ag-0.7Cu和Sn-1.0Ag-0.5Cu等低银钎料,与原有钎料相比,低银钎料具有成本低、耐冲击性能好等优点,但是也存在熔点高、强度低等缺点。目前研究集中在Sn-0.3Ag-0.7Cu和Sn-1.0Ag-0.5Cu基础上添加Ni,Mn,Ti,Zn,Bi,RE等元素以改善其性能。随着原材料价格的继续上涨,无银、低锡电子钎料或成为电子钎料的发展方向。

SAC0307X无铅焊料组织及接头性能研究

低Ag无铅焊料应用的可靠性仍频受质疑。本研究对比分析了低银SAC0307系焊料性能与SAC305等几种焊料的性能特点,研究了低Ag焊料焊接PCB模拟件后的缺陷情况,最后验证了低Ag无铅焊料在热循环和振动条件下的良好可靠性。

一种有源微波组件制造工艺技术研究

分析了一种有源微波组件盒体与传输信号微带板的连接方法,研究了微波组件实现电讯功能的关键制造工艺技术,有效解决了微波组件在生产制造中技术难题,提高了产品质量。

低银Sn-0.45Ag-0.68Cu-X无铅钎料性能的对比研究

目的制备一种新型低银亚共晶Sn-0.45Ag-0.68Cu-X(SAC-X)无铅钎料,并对其综合性能进行探究。方法参照国家标准,对其漫流性、润湿性及力学性能进行了测试,并与Sn-37Pb,Sn-0.7Cu,Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料进行了对比。结果 4种钎料漫流性和润湿性大小依次为:Sn-37Pb,Sn-3.5Ag-0.6Cu,SAC-X,Sn-0.7Cu,其中SAC-X钎料铺展率达78.5%,润湿时间为1.3 s,最大润湿力为3.18 m N;SAC-X钎料抗拉强度(40 MPa)与高银Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料(44 MPa)相差不大,但延伸率是高银Sn-3.5Ag-0.6Cu的1.89倍。结论低银SAC-X钎料综合性能优良,与Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料相差不大。

低银无铅钎料的拉伸力学性能

对比研究了SAC305、SAC0307、SAC0307X共3种无铅钎料在不同环境温度和加载速率下的力学性能。结果表明,合金元素Ni、P等的添加能有效改善低Ag钎料的拉伸力学性能,但对钎料韧性提高有限;低Ag钎料SAC0307在55℃下的强度和韧性均低于SAC305钎料,而在85℃其韧性优于SAC305钎料。在55℃和85℃条件下,钎料合金拉伸力学性能均显著下降,在加载速率20 mm/min和55℃条件下,SAC305综合力学性能更有优势;而在85℃,低Ag无铅钎料SAC0307具备优势,因此低银无铅钎料应用需要进一步改善其在40~60℃范围的综合力学性能。

微合金化低银无铅钎料的性能研究

无铅钎料的溶铜性能是影响波峰焊工艺品质和生产效率的重要因素之一。文中在前期研究优选出的Sn-0.5Ag-0.7Cu低银无铅钎料的基础上,系统研究了微量P、Ni合金元素的添加量对钎料溶铜性能和焊接性的影响,观察了界面金属间化合物的生长情况,并将微合金化后的钎料与Sn-3.0Ag-0.5Cu合金进行了焊接性及物理特性对比。结果表明,在0～0.1%的添加量范围内,随着P含量增加,焊接性有所改善,溶铜量呈先升后降的趋势;随着Ni含量的增加,焊接性变差,溶铜量不断降低。推荐的微合金化成分为:添加0.02%的P和0.02%的Ni。这种新型钎料与Sn-3.0Ag-0.5Cu合金相比,焊接性及物理性能接近,但溶铜量降低了69%。

低成本高性能Sn-Ag-Cu无铅钎料的研究

系统研究了Sn-Ag-Cu无铅钎料合金在Ag含量为0.1%～1.0%范围内的熔程、焊接性、力学性能及溶铜性能;研究了添加微量元素P和Ni对合金的焊接性和溶铜量的影响。结果表明,低银合金的熔程在217～227℃之间,随Ag含量的增加熔程缩小;Sn-0.5Ag-0.7Cu合金具有最佳的综合性价比;向这种成分的合金中添加0.01%的P和0.02%的Ni时,合金具有较好的焊接性,溶铜率大幅降低。

稀土元素对Sn-Ag-Cu基低银钎料接头可靠性的影响

传统含银无铅焊料已经被证明是最有潜力替代Sn-Pb合金的焊料并被广泛应用。可观的Ag含量也意味着焊料成本增加。因此,低银合金的研发开始受到科研机构和工业界广泛关注。但是低银产品的服役性能都低于主流的SAC系合金。采用引入微量元素Ce的方法提高接头可靠性。结果表明,Ce元素的添加提高了钎料的可焊性、抗拉强度以及热循环下的服役性能。此外,稀土元素的添加并未引发Sn晶须的生长。

Sn-2Ag-2.5Zn低银含量合金焊料界面反应

共晶Sn-Ag-Cu无铅焊料由于成本和可靠性问题导致应用受到限制,将Sn-2Ag-2.5Zn低银含量合金焊料与不同基板焊接,研究焊接后界面反应以及随后不同时效处理条件下的组织形貌变化及可靠性。Sn-2Ag-2.5Zn焊料由直接熔炼法制成焊球,将焊球置于焊接强度测试仪中与基板加热焊接,随后将焊点置于加热炉中进行时效处理。结果表明:焊料与裸Cu基板焊接,时效处理后在界面处形成Cu_(5)Zn_(8)和Ag_(3)Sn致密双层IMC结构,双层结构相互阻隔,限制铜锡IMC的发展。焊料与电镀有Ni阻挡层Cu基板焊接,焊接界面形成薄层Ni_(3)Sn_(4)金属化合物,时效1000 h后Ni_(3)Sn_(4)的厚度约为1μm,Ni阻挡层的厚度保持在2~3μm,Ni阻挡层的阻挡效果稳定。Sn-2Ag-2.5Zn焊料在长时效处理中损耗性能优良,耐热时效处理性好,焊料连接的质量较好,界面可靠性较高,对环境污染少。Sn-2Ag-2.5Zn焊料中低银含量使得成本大幅下降,不容易形成粗大的金属间化合物Ag_(3)Sn,性能有所改善,是一种非常有应用前途的合金焊料。

新型镉银高强度低温焊料的研究与应用

在电子设备馈线系统的精密焊接领域,长期存在的难点是寻求到一种高焊缝强度与低焊接温度兼容的焊料。文中针对可在400℃以下焊接并实现高强度的焊料展开深入的研究与分析。经反复试验与优化筛选,以Cd占72%、Zn占19%、Ag占7%、Cu占2%的重量比作为该焊料的成份,利用相匹配的焊剂,采取特殊的熔炼工艺技术,满足了馈源喇叭精密焊接技术要求。经长期使用证实,该焊料具有焊接温度低、焊缝强度高、焊缝质量好、浸润与流动性好、焊缝镀银性能优异等特点。

节银Ag-Cu-Zn-Cd钎焊料的研究

分析了Ag－Cu－Zn－Cd四元相图．提出了既能降低Ag－Cu－Zn－Cd针焊料含银量，又能保证熔点低、色泽好、塑性好、耐腐、导电性好、对铜和钢具有良好的浸润性、接头强度高等综合性能的最佳合金成分方案．对该钎料的合金组织、各相成分、各元素在各相中的分布规律及对性能的影响进行了扫描电镜和能谱分析．测试了焊缝的力学性能、焊接性能．对微量元素对钎料组织与性能的影响进行了初步的探讨．

温度和应变率对低银无铅焊料力学行为的影响

在不同工况下,采用电子万能材料试验机和分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对低银无铅焊料Sn0.3Ag0.7Cu分别进行准静态和动态实验,分析了应变率和温度对Sn0.3Ag0.7Cu动态力学性能的影响。结果表明:低银焊料Sn0.3Ag0.7Cu的应力-应变曲线具有温度软化效应与应变率硬化效应。在不同的温度范围内,应变率硬化效应与温度软化效应对低银焊料Sn0.3Ag0.7Cu的塑性变形的影响是不同的。基于Johnson-Cook模型对实验数据进行拟合、修正得到低温和中高温下Sn0.3Ag0.7Cu的动态本构关系,并且与实验数据进行比较,两者在材料的塑性平台区表现出高度的一致性。