Ga元素对低银系Sn-0.3Ag-0.7Cu焊料合金性能的影响

为改善SAC0307焊料合金的综合性能,在钎料中引入Ga元素。通过DSC、润湿铺展实验、拉伸试验、SEM、EDS以及XRD等手段探究不同质量分数Ga元素对Sn-0.3Ag-0.7Cu-xGa(x=0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%)系焊料合金综合性能的影响。结果表明:Ga元素对低银系Sn-0.3Ag-0.7Cu-xGa焊料合金熔化温度以及熔程影响较小;Ga元素能够提高焊料合金的润湿性能,当Ga元素添加质量分数为0.6%时,焊料合金铺展率最大为67.55%,抗拉强度最大为40.18 MPa,这是由于焊料金属间化合物组织由长条状转化为不规则块状,细化程度最高;当Ga元素质量分数为0.8%时,增重比为0.21%,焊料合金的抗氧化性能最好,但只比质量分数为0.6%时少0.02%。因此根据焊料合金的综合性能确定Sn-0.3Ag-0.7Cu-xGa(x=0.6%)配方为最佳。

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。

Ge对Sn-0.3Ag-0.7Cu基无铅钎料抗氧化性影响

研究了Ge元素对新一代Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料抗氧化能力的影响。研究发现,Ge元素的加入可有效提高钎料的抗氧化能力。当钎料中Ge的量质分数为0.013%时,钎料的抗氧化性能与铺展性均达到最佳。加Ge钎料的抗氧化有效温度范围是380℃以下。Ge元素会在合金中优先氧化,并在熔融的钎料表面富集,阻碍钎料的进一步氧化。

焊锡粉品质对回流焊时焊料球产生的影响

研究了焊粉导致焊料球(回流焊过程中残留在焊点周围的微小珠状焊料)产生的3个因素:氧化度、粒度以及焊粉中是否添加抗氧化元素。通过大量地分析检验证明,焊粉粒度范围越窄,氧含量越低,在回流焊中产生焊料球的机会越少,焊接质量越好,且通过对加入微量元素X的焊粉进行检测,及对此焊粉在回流焊中焊锡球(回流焊中焊料熔化后凝结成的焊点)表面进行成份分析,表明加入微量元素X可以起到抗氧化作用,使焊粉初始氧含量降低且放置时间延长。

稀土Y对锡熔体抗氧化性能的影响规律研究

锡在熔融状态下极易被空气氧化,并产生大量的氧化渣,影响热镀锡、焊锡等锡材料的使用.文中研究微量的稀土Y作为添加元素对锡熔体抗氧化性能改性的影响,并分析了其显微组织、锡熔体在高温下液面颜色的变化、润湿性以及其抗氧化的作用机理,在此基础上确定了其改性的最佳添加量.研究表明:微量Y元素显著地改善了锡熔体的抗氧化性能和润湿性能.

纳米Ni颗粒对Sn0.65Cu亚共晶钎料润湿性和抗氧化性的影响

在Sn0.65Cu亚共晶钎料中掺入纳米Ni颗粒,研究其对钎料润湿性及抗氧化性的影响。当w(Ni)=0.1%时润湿力最大,为3.29mN,润湿时间为1.01s。随着Ni含量的增加(w(Ni)<0.7%)润湿力逐渐减弱,润湿时间增加。纳米Ni颗粒会增强钎料的抗氧化性,当w(Ni)=0.7%时抗氧化性最好。

Ga对Sn-0.1Ag-0.7Cu-0.01Ce焊料合金组织和性能的影响

以低银Sn-0.1Ag-0.7Cu-0.01Ce无铅焊料合金为基础材料,在此基础上添加微量元素Ga,研究了Ga含量对Sn-0.1Ag-0.7Cu-0.01Ce焊料合金显微组织、熔化特性、润湿性能、抗氧化性能的影响。结果表明,Ga元素具有细化Sn-0.1Ag-0.7Cu-0.01Ce焊料合金晶粒的作用,最佳添加量为0.01wt%。焊料合金的熔程随着Ga含量的增加而缩小,当Ga含量为0.1wt%时焊料合金的熔化特性最佳,熔程为13.9℃。适量添加Ga元素可以提高焊料合金的润湿性能,与Ga含量为0.001wt%时相比,当Ga含量为0.01wt%时焊料合金的润湿时间缩小了5.31%,最大润湿力提高了20.82%。焊料合金的抗氧化性能随着Ga含量的增加先提高后降低,当Ga含量为0.01wt%时焊料合金的抗氧化性能最佳,氧化渣产率仅为0.193 g·min-1·cm-2。

Sn-Zn系无铅焊料研究和亟待解决的问题

文章介绍了无铅焊料研究的趋势及Sn-Zn系焊料研究取得的最新进展,分析了Sn-Zn系焊料与Sn-Ag系焊料研究的差距。最后,文章还总结了Sn-Zn系焊料研究面临的困难,找出了存在于基础研究和应用研究领域的若干问题,指出Sn-Zn系焊料的研究还需要更加深入。

Cu,Ni对Sn-Zn-Al无铅焊料组织和性能的影响

为了提高Sn-Zn系无铅焊料的性能,通过微合金化的方法得到了Sn-Zn-Al-Cu,Sn-Zn-Al-Ni四元无铅焊料.首先采用润湿平衡法对合金在铜片上的润湿力和润湿时间进行了测试,然后采用比色分析的方法直观比较了焊料的抗氧化性,最后测试了焊料的力学性能并对其微观组织进行了分析.结果表明:Cu和Ni的加入使得Sn-Zn-Al合金的润湿性有所提高,同时对抗氧化性无明显影响;微量Cu,Ni的加入使得组织中的粗大针状富Zn相细化和减少,并出现了新的含铜和含镍增强相,在强度提高的同时,塑性略有降低.

Sn-Zn钎料的研究进展

新型Sn-Zn无铅钎料无毒、价格低廉、与Sn-Pb钎料熔点相近,是最有可能替代传统Sn-Pb钎料的材料之一。结合国内外Sn-Zn系无铅钎料的研究成果,综述了添加合金元素对该钎料润湿性、抗氧化性、力学性能、显微组织以及界面组织的影响,并对其今后的研究方向提出了建议。

P元素对Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料抗氧化性、润湿性以及显微组织的影响

为改善Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料抗氧化性和润湿性差的问题,在钎料中添加了P元素,研究了微量P元素对Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料抗氧化性、润湿性以及显微组织的影响。制备了含不同质量分数P元素的Sn-0.3Ag-0.7Cu-xP(x=0%,0.005%,0.010%,0.015%,0.020%)钎料。以实验的方式测试了钎料的抗氧化性以及润湿性,并使用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察了显微组织。结果表明:随着P含量的增加,钎料的抗氧化性和润湿性显著提高。当P含量达到0.020%时,与不添加P元素的钎料相比,在250℃保温30 min后的氧化渣质量由2.25 g减少到0.79 g。此时,钎料的铺展面积和润湿力也达到最大,分别为65.74 mm^(2)和5.04 mN,润湿时间为0.96 s。添加微量P元素未改变钎料的相组成,其显微组织主要由β-Sn、Ag_(3)Sn与Cu_(6)Sn_(5)三种相构成。随着P含量的增加,Ag_(3)Sn的形态由粒状向片状转变。

焊接温度对SnBi焊料在Cu基板上润湿性能的影响

SnBi无铅焊料因其优异的性能、相对较低的熔点和较低的成本,被广泛应用于低温焊接领域。然而,SnBi低温焊料在电子封装领域的应用研究相对较少。本文研究了焊接温度对电子封装用Sn42Bi58焊料在Cu基板上润湿性能的影响,结果表明:随着焊接温度的升高,Sn42Bi58焊料合金的润湿性能不断变好,润湿时间从0.883 s降低到0.398 s,扩展率从75.22%增大至77.89%;抗氧化特性则随焊接温度的升高而逐渐变差。

(111)取向纳米孪晶Cu的抗氧化性能及焊料润湿性

在先进封装产业中,(111)取向纳米孪晶Cu ((111)nt-Cu)与一般随机取向多晶组织Cu (C-Cu)相比具有多种优势,包括高强度、出色的延伸率和良好的导电性。近年来,3D封装以及器件小型化的趋势对先进封装中电镀Cu材料理化性能提出了更加严苛的要求,C-Cu直接暴露在空气中容易氧化是先进封装制程中亟待解决的问题,(111)nt-Cu成为代替C-Cu的潜在方案。本工作从Cu基体的氧化层厚度和焊料在Cu基体上的润湿性2个方面,对电镀(111)nt-Cu和C-Cu的抗氧化性能进行了深入分析研究。运用TEM、XPS表征方法,对氧化层成分与厚度进行了测量;采用EBSD和FIB等手段对Cu基体表面的晶界以及晶粒尺寸进行了测量和分析;使用SEM对2种Cu基体/氧化层界面形貌进行了精细表征。结果表明,在250℃空气气氛下,(111)nt-Cu具有比C-Cu更好的抗氧化性能。氧化时间为9 min时,(111)nt-Cu氧化层厚度仅为C-Cu氧化层厚度的43.2%。氧化12 min后,(111)nt-Cu与纯Sn反应制作的焊点的接触角比C-Cu的小26.7%,且焊料铺展面积比C-Cu的大24.6%。2种Cu基体上都生成了含有纳米晶CuO和Cu2O两相混合结构氧化层。(111)nt-Cu具有更好的抗氧化性能,原因是(111)晶面和内部的孪晶界具有更低的表面能,并且其基体表面有更小的大角度晶界面积分数,有效地限制了Cu原子向外的扩散速率。

In的添加对Sn-9Zn无铅焊料合金组织与性能的影响

锡锌(Sn-Zn)无铅焊料在电子封装中具有广阔的应用前景,但其润湿性和抗氧化性能较差。采用16通道摇摆炉制备Sn-9Zn-x In(x=0,1,2,3,4;%,质量分数)焊料合金,研究In元素对Sn-9Zn无铅焊料合金微观组织、熔化特性、润湿性、抗氧化性以及力学性能的影响。结果表明:添加的In元素与Sn,Zn形成低熔点合金,明显降低焊料合金的熔点及固相线温度;加入In元素使得焊料合金表面张力降低,润湿性能提高;焊料合金的润湿力在In含量为3%达到最大值(0.857 mN);焊料添加In元素形成In_(2)O_(3)氧化膜有保护熔体的作用,有助于增强焊料合金抗氧化性能,不含In元素时焊料合金的氧化增重为0.47%,而In含量为3%时其氧化增重质量分数为0.14%,抗氧化性能提高;添加In后在Sn基体中产生固溶强化和析出强化使得合金抗拉强度先提高后降低,当In含量为3%时,焊料合金极限抗拉强度达到55 MPa左右。加入In后破碎为长条状、针棒状的富Zn相使得延伸率逐渐下降,当In添加量大于3%时,延伸率急剧下降。综合焊料的力学性能、润湿性、抗氧化性能,确定In的在Sn-9Zn中最优添加量为3%。

P对Sn-9Zn-0.1S无铅钎料性能的影响

为研究P含量对Sn-9Zn-0.1S钎料显微组织、抗氧化性、润湿性及耐腐蚀性能的影响,通过光学显微镜观察钎料的显微组织,采用静态刮渣法测定钎料在不同温度下的抗氧化性能,用润湿铺展面积评价不同温度下钎料在Cu基板上的润湿性,采用腐蚀失重法衡量钎料在pH值为3.7的HCl溶液中的耐腐蚀性,并通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对钎料在不同温度下的氧化产物和酸性腐蚀条件下形成的腐蚀产物进行形貌观察和物相分析。结果表明:适量P的添加可以细化Sn-9Zn-0.1S钎料层片状共晶组织,但短棒状富Zn相随P的添加而变长、变粗且数量减少;钎料的抗氧化性及润湿性能随P的添加先提高后降低,P含量在0.06%时钎料的抗氧化性及润湿性最好;同时,P通过改善钎料显微组织及腐蚀产物的致密性,提高了钎料的耐腐蚀性能,P含量在0.1%时钎料的耐腐蚀性能较好。

合金元素对含稀土低锡钎料抗氧化性和润湿性的影响

研究了合金元素对含稀土低锡钎料抗氧化性和氧化前后润湿性能的变化。试验结果表明，波峰钎焊时，高锡和低锡钎料都有不同程度的氧化，含锡量愈低，抗氧化性愈差。稀土对低锡钎料抗氧化性影响不大。合金元素Ｓｂ，Ｂｉ能提高钎料的抗氧化性，Ｃｕ在高温时提高钎料的抗氧化性，Ｚｎ降低抗氧化性。钎料氧化后，润湿性变化不大。