钢化真空玻璃封接工艺及封接接头性能研究

用自主研发的Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.6Ga-0.8Sb低Ag无铅焊料对覆Ag玻璃基板进行真空封接。封接温度为270、280、290、300℃,保温时间为15、20、25、30 min。通过剪切强度测试、气密性测试、扫描电镜观察及EDS能谱分析对钢化真空玻璃封接接头的性能与组织进行分析。结果表明:封接接头依靠焊料合金中的Sn与Ag层中的Ag相互扩散形成冶金结合。封接接头剪切强度随封接温度上升、保温时间延长先增后降,封接温度为290℃、保温20 min时,接头剪切强度最高,为14.01 MPa,此时接头内部的IMC层组织厚度适中,分布均匀,接头断裂位置位于Ag层与玻璃结合部位,封接接头气密性在该封接工艺下达到最佳,为1×10^(-9)Pa·m^(3)/s。

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。

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).

基于微量添加元素表面活性研究的钎料成分优化

以定量研究微量添加元素Ag、In、Bi、Sb对低Sn含量(14Sn-余Pb)合金钎料表面张力的影响为理论基础,将钎料中微量元素的添加量、钎料的润湿性能及熔化温度等进行了三水平双指标正交试验,在综合考虑钎料的工艺性能、承载强度及工艺性能的基础上,对汽车、拖拉机等内燃机中铜质水箱散热器钎焊用低Sn含量Sn-Pb钎料的成分进行了优化设计.

LTCC电路基板大面积钎焊接头强度特性和失效分析

采用钎焊工艺对LTCC电路基板与封装载体进行互联,针对大尺寸LTCC电路基板与封装载体钎焊接头的强度特性和失效特征进行了分析。结果表明,LTCC电路基板(焊盘为Au/Pt/Pd)与载体(表面镀层Au 0.5μm)采用Sn63Pb37共晶钎料大面积钎焊后接头的抗剪强度平均值为28.21 MPa,而异常试样的抗剪强度只有平均值的30%。LTCC焊盘较为疏松,内部密布贯穿孔洞,钎焊后锡铅钎料中的Sn元素通过孔洞进入到LTCC焊盘内部,且部分到达LTCC焊盘与LTCC电路基板的界面部位,并在LTCC焊盘内部形成了大面积的非枝晶状的金锡合金AuSn_(4)。抗剪强度异常试样LTCC焊盘与LTCC电路基板的烧结结合强度相较正常试样低,是导致界面失效、钎焊接头抗剪强度降低的主要原因。

无镀镍铜铝低温钎焊工艺研究

运用感应加热工艺,开发了低成本且工艺简单的无镀镍铜铝复合材料的低温分层钎焊法。试验了4种铝用钎料及其钎焊工艺代替电镀镍作为铝表面镀层,解决了铜板与铝板之间的焊接问题。观察了焊接区域的界面形貌、断后形貌,测量了焊接件的剪切强度。结果表明,高低温钎料分层钎焊工艺可以实现铜铝板的有效连接,所获得的铜铝焊接件剪切强度最高可达26 MPa,焊接区域无明显的焊接缺陷;刮擦钎焊既可以搭配高温钎料,也可以搭配低温钎料使用,并且焊接件的剪切强度能达到行业要求。

辊模拉拔软钎料金属的变形特征及其改进设计

文章研究了辊模对Sn-Zn合金、纯锌、锌合金及锡铜合金等低强度软钎料金属拉拔时,所呈现的低宽展特征,反张力因素导致的负宽展现象,以及两对拉辊各自的断面缩减率变形特征。基于以上研究结果,选择了与之匹配的辊模孔型,合理的断面减缩率,设计了定量调整辊缝的结构,简化了辊模结构,降低了配装调整技术要求,提高了辊模拉拔效率,使之更适合软钎料金属减径加工。

活性焊料Sn3.5Ag4Ti(Ce,Ga)与GaAs基板的低温焊接

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)研究了GaAs/Sn3.5Ag4Ti(Ce,Ga)/GaAs焊接界面的微观结构及焊接机理.通过剪切试验测试了低温活性焊接的力学性能.结果表明,Sn3.5Ag4Ti(Ce,Ga)低温活性焊料能够在250℃的空气环境中润湿GaAs基板;接头界面处有化合物Ga4Ti5生成.采用吸附理论和反应热力学方法分析了低温活性焊接机理.结果表明,GaAs基板与Ti原子之间存在较大的化学吸附能,可能是实现润湿的重要原因;GaAs与Ti原子发生界面反应并形成界面化合物是实现焊接的主要机理.保温时间1,30和60 min的焊接样品的抗剪强度分别是15.25,17.43和23.32 MPa,满足MIL-STD-883G-2006对芯片粘贴抗剪强度的要求.

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。

一种低温高强软钎料

设计了一种用于钎焊ZG16CrMnTi合金和LNG5磁钢的低温Cd基钎料。测试了不同成分钎料在ZG16CrMnTi及LNG5磁钢上的润湿性、接头抗拉强度、抗剪强度及抗冲击值,并对接头进行了微观分析。结果表明,在低温-50℃下,接头抗拉强度达280MPa以上。在200°C时,接头抗拉强度可达20MPa。接头中的ε’相（主要由Zn-Ag组成）在钎缝中起到强化作用。

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。

高强度低碳贝氏体钢的试制

介绍了在大生产情况下DB590R钢的最佳成分范围和工艺制度,从机理上摸清了低碳贝氏体钢的组织与成分、工艺和性能之间的关系。

等温时效对SnSb4.5CuNi/Cu焊接接头力学性能的影响

SnSb4.5CuNi/Cu焊点在175℃进行等温时效,分析了不同时效时间的SnSb4.5CuNi/Cu焊点中金属间化合物(IMC)组织形貌演变,通过纳米压痕法测量SnSb4.5CuNi/Cu焊点界面IMC的硬度和弹性模量,对焊接接头进行拉伸强度和低周疲劳测试。结果表明,时效48 h的焊缝中Cu6Sn5呈曲率半径均匀的半圆扇贝状特征,IMC的弹性模量与铜基板很接近,在恒幅对称应变条件下焊点的抗低周疲劳的性能最佳,焊点的抗拉强度高;当时效时间大于48 h,焊接接口的抗疲劳性能和抗拉伸强度逐渐变差。