SnAgCu/Cu和SnAgCu/Au/Ni/Cu表面贴装元件焊点高温存贮试验分析

研究了SnAgCu／Cu及SnAgCu／Au／Ni／Cu表面贴装元件焊点在高温存贮试验条件下抗剪强度的变化规律。结果表明，SnAgCu／Cu及SnAgCu／Au／Ni／Cu焊点抗剪强度随保温时间的延长降低，SnAgCu／Cu焊点的抗剪强度高于SnAgCu／Au／Ni／Cu焊点的抗剪强度。SnAgCu／Cu及SnAgCu／Au／Ni／Cu焊点的断口形貌分析表明，断裂大多数都发生在贴装元件端头金属化层内，少数发生在钎料与焊盘的界面以及焊点内部。     

Be/Al/Be激光焊接接头显微组织分析

铝为过渡材料,运用激光焊接技术实现了铍与铍激光熔焊连接.采用扫描电镜(SEM)、金相显微镜(OM)、微控电子万能试验压力机及微区X射线衍射仪(XRD)对焊接接头的显微组织、剪切断口形貌、力学性能及相结构进行了试验研究.结果表明,Be/Al/Be激光焊接接头为铝与铍形成类似复合材料的双相组织,接头抗剪强度介于铝和铍的抗剪强度之间,随着焊缝组织铍含量增加,接头抗剪强度呈上升趋势、焊接接头断裂形式由塑性断裂向脆性断裂转变、断口形貌由韧窝断口向准解理断口过渡,焊缝中的金属化合物是导致焊缝失效断裂的主要原因.     

Fe901激光熔覆层界面结合强度及断裂行为北大核心CSCD

为了研究H13热作模具钢再制造后基材与Fe901熔覆层的界面结合强度,以界面抗剪强度为指标对其进行了定量表征,分析了熔覆层各部分的显微组织,对断口形貌及断裂机制进行了分析,并利用有限元分析方法对界面的各种应力分布规律进行了分析。结果表明:熔覆层与基材形成了良好的冶金结合;最高界面抗剪强度为804.75 MPa,平均抗剪强度为779.73 MPa;通过断口形貌分析,界面的断裂类型为韧窝-准解理断裂的混合断裂形式;有限元分析表明,在剪切过程中界面的边缘存在较大的应力集中。熔覆层与基材具有很高的界面结合强度,在剪切过程中界面边缘由于发生较大的变形而导致应力集中,最先产生裂纹,导致界面破坏,进而发展为整个熔覆层断裂。     

Yb元素对BAg30硬钎料及焊点组织与性能的影响

研究了Yb元素对Ag30-Cu-Zn-Sn（BAg30）钎料热性能、润湿性和微观组织的影响,分析了焊点的剪切强度和断口形貌,优化了钎料组分。结果表明,BAg30钎料添加1%（质量分数,下同）Yb后可以显著降低钎料液相线-固相线差值,促进钎料在钢基板表面的润湿性,细化微观组织。然而,当Yb添加量超过1%后,过量的Yb元素会降低钎料的性能,粗化微观组织。通过焊点剪切测试,BAg30-1% Yb钎料的焊点抗剪切强度和断裂形貌表现出明显的优越性,抗剪切强度相较于BAg30钎料焊点明显提高,断口形貌出现均匀细小的韧窝,表现为韧性断裂机制。     

Super-Ni/NiCr叠层材料Ni-Cr-Si-B高温钎焊接头的组织特征及抗剪强度

采用Ni-Cr-Si-B高温钎料对Super-Ni/NiCr叠层复合材料和Cr18-Ni8不锈钢进行真空钎焊,并分析钎焊接头的显微组织及物相组成、显微硬度、抗剪强度及断口形貌.结果表明,钎缝主要由γ-Ni固溶体、Ni3B、CrB和Ni3Si组成;钎缝的显微硬度波动较大,γ-Ni基体显微硬度为450 MPa,Ni3B的显微硬度最高650 MPa.钎焊温度升高至1 120℃时,接头的抗剪强度最高可达158 MPa,NiCr基层钎缝区呈脆性断裂,出现撕裂韧窝.钎缝区与Super-Ni复层之间形成Ni3B界面,Super-Ni复层钎缝区断裂于Ni3B界面.     

铝箔夹层对铝-镁-硅合金车身板点焊性能的影响

采用正交试验法在两块Al-Mg-Si车身板材之间加入双层0.02 mm厚的铝箔进行点焊工艺参数试验,分析熔核微观组织的特征,研究焊接工艺参数与电阻点焊接头抗拉剪强度的关系.试验表明,焊接电流对焊点抗拉剪强度影响最大,焊接时间次之,电极压力最弱.最佳工艺参数为焊接电流17 kA、焊接时间1.0 s,电极压力2.4 kN,此时拉剪负荷为1 943 N.显微组织表明,熔核呈均匀细小的等轴晶粒,没有出现飞溅、裂纹等缺陷.接头断裂为韧性断裂,断口撕裂有韧窝特征.     

加载速率和钎料厚度对SnAgCu/Cu焊点剪切行为影响

采用四种加载速率(1,0.1,0.01,0.001 mm/s),对四种钎料厚度(0.1,0.2,0.3,0.6 mm)的SnAgCu/Cu搭接焊点进行了剪切破坏试验,分析了不同加载速率以及钎料尺寸对焊点抗剪切性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了剪切试样断口形貌、裂纹的萌生位置及扩展路径,阐释了SnAgCu/Cu焊点断裂失效机理. 结果表明,加载速率在0.001~1 mm/s范围内,焊点抗剪切强度随加载速率的增加而增大,不同加载速率条件下焊点的断裂模式都为韧性断裂. 不同钎料厚度的SnAgCu/Cu焊点随着焊点厚度的减小,其抗剪切性能提高,表现出明显的体积效应,其裂纹萌生位置逐渐由焊点内部向IMC层转移. 焊点断口形貌为拉伸撕裂型伸长韧窝和剪切平面,断裂机理为微孔聚集型-纯剪切复合断裂.     

Cu核微焊点界面显微组织及拉伸力学性能研究

借助扫描电镜(SEM)、动态力学分析仪(DMA)等手段,对比研究Cu核微焊点和无核微焊点的界面显微组织演变及拉伸力学性能。结果发现,Cu核的加入使界面数量由2个变为4个,界面金属间化合物(IMC)的种类及形貌发生变化。无核微焊点的界面化合物主要为平面状Cu_6Sn_5;Cu核加入后,铜丝与钎料之间化合物主要为扇贝状Cu_6Sn_5,由于镀镍层的存在,在Cu核与钎料之间的界面化合物以(Cu_x,Ni_(1-x))_6Sn_5为主。通过拉伸及断口形貌分析发现,Cu核微焊点的拉伸强度显著高于无核微焊点。无核微焊点断口处存在大量河流状花样、撕裂棱及韧窝,表现出经典的准解理断裂特征;而Cu核微焊点断口处存在大量韧窝,断裂模式接近韧性断裂。     

激光再流焊焊接速度对SOP器件焊点力学性能的影响

分别采用半导体激光再流焊与红外再流焊方法钎焊SOP器件,研究了激光焊焊接速度对其焊点抗拉强度的影响,并对焊点断口形貌进行了分析.结果表明,在激光再流焊条件下,激光焊焊接速度对SOP器件焊点的抗拉强度有显著的影响,而Sn-Pb焊点的力学性能对焊接速度的敏感度低于Sn-Ag-Cu无铅焊点,且存在一个最佳焊接速度.通过SEM观察发现,焊接速度相对慢时,断口有浅显韧窝和微孔,焊点断裂类型为微孔聚合型断裂;速度过快时,断口有较多的韧窝群,并且局部区域还有台阶,焊点断裂类型为韧窝型断裂和解理型断裂;焊接速度适中时,断口韧窝大且深,焊点断裂类型为韧性断裂.     

加氢反应器用2.25Cr-1Mo-0.25V钢锻件的持久性能

研究了高温持久对2.25Cr-1Mo-0.25V钢断口及显微组织的影响。对热处理态试样的常温、高温及相同温度、不同载荷下的高温持久强度进行分析,并通过扫描电镜(SEM)对持久试样的断口及微观组织进行观察。结果表明,随着加载应力的增加,持久时间显著降低,持久试样断裂后,断口形貌的韧窝中有富Mo析出相,且随着持久断裂时间的延长,析出相中Mo元素含量逐渐增多。     

细间距器件焊点力学性能与数值模拟

采用再流焊方法对细间距器件进行钎焊试验,针对使用SnAgCu和SnPb两种钎料对应的焊点进行了研究。结果表明,SnAgCu焊点的拉力明显高于SnPb焊点,说明SnAgCu对应焊点的抗拉强度更高。对焊点断口组织分析发现,SaAgCu焊点拉伸断裂方式为韧性断裂,而SnPb焊点的断裂方式兼有脆性断裂和韧性断裂的特征。运用非线性有限元模拟,针对焊点在温度循环载荷作用下的力学性能分析,发现SnAgCu焊点的应力应变以及非线性应变能明显小于SnPb焊点对应的数值。说明SnAgCu焊点的可靠性明显高于SnPb焊点。模拟结果和试验研究结果吻合,该研究为无铅钎料的进一步研究提供理论指导。     

细间距器件无铅焊点力学性能和断口形貌分析

分别采取红外再流焊和激光再流焊焊接细间距器件,研究了SnPb,SnAgCu和SnAg三种钎料在不同焊接热源下焊点的力学性能。结果表明,激光再流焊对应焊点的力学性能优于红外再流焊,该现象在使用SnAg钎料的情况下尤为显著,同时无铅焊点优于传统的SnPb焊点。对焊点断口形貌进行研究,发现激光焊接的条件下,焊点断口韧窝较多、较深,断口的撕裂棱朝固定的方向延伸,而红外热源焊接的条件下,断口韧窝较少,较浅,两种情况下焊点韧窝开裂均为穿晶开裂。     

Zn-Al-Cu基合金无钎剂钎焊泡沫铝的界面结构及力学性能

以Zn--Al--Cu基合金为钎料, 对74.7%---91.6%不同孔隙率的泡沫铝采用无钎剂钎焊方法进行连接实验. 采用OM和SEM观察钎缝组织及界面结构, EDS测定界面元素分布, XRD分析界面物相, 通过热力学分析验证钎料中Cu和Zn与母材中Al元素的相互作用和除膜机理, 对钎焊接头试样进行拉伸和剪切性能实验, 分析孔隙率与接头试样强度之间的关系.结果表明, 该无钎剂钎焊方法在泡沫铝端 面之间形成密实结构的连续钎料层,未改变母材结构特征; 钎缝组织由Al(Zn) 固溶体、Zn(Al) 固溶体、Cu₄Zn及MgMnO₃组成; 连接界面主要由Al(Zn)固溶体组成, Zn,Al和Cu在界面上相互扩散而形成一定扩散梯度, 熔合良好, 钎焊接头抗拉强度与母材相当, 剪切强度略高于相同孔隙率母材的剪切强度,抗拉强度和剪切强度均随孔隙率增加而明显降低.     

不同剪切速率下锡银铜系/镍金焊点的断裂行为研究

对锡银铜系高可靠性焊料合金的研究虽然已经较为广泛,但是缺乏对其焊点在不同应变速率下的剪切强度和断裂模式的研究。本文将牌号为SAC305和Innolot不同成分的锡银铜系焊料合金锡膏印刷在镍金镀层(Ni(P)/Au)上回流成BGA焊点,采用DAGE 4000 HS焊接强度测试仪进行不同剪切速率下的剪切性能测试,并对其剪切曲线、剪切强度及断裂能进行计算和分析,再采用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对焊点界面微观结构及断口进行表征分析。结果表明：合金本身成分的差异导致焊点界面金属间化合物层(IMC层)厚度和分布存在差异,随着剪切速率的增加,SAC305和Innolot合金焊点的强度总体上都随之增加,且焊点的断裂模式由焊点基体内部的韧性断裂向界面金属间化合物脆性断裂发生转变,Innolot合金由于其他金属元素添加导致的强化作用使得其剪切强度得到较大提升而塑性损伤。     

矩形片式电阻半导体激光钎焊无铅焊点的热循环试验

选用Sn-Ag-Cu无铅钎料,采用半导体激光软钎焊和红外再流焊两种方法对0805型矩形片式电阻元件进行钎焊,并对采用不同方法得到的钎焊焊点进行热循环试验.结果表明,激光软钎焊矩形片式电阻焊点的力学性能优于传统红外再流焊工艺所获得的电阻焊点的力学性能;片式电阻焊点的剪切力随热循环次数的增加呈现下降趋势,在热循环次数相同时,激光软钎焊焊点的力学性能优于红外再流焊焊点.随着热循环次数的增加,片式电阻焊点的剪切断裂的方式由明显的韧性断裂逐渐向脆性断裂转变.     

QFP器件微焊点可靠性分析

通过数值模拟对QFP焊点力学性能的影响规律进行了研究,高密度化引线以及使用无铅钎料时焊点的等效应力较小.结果表明,引线数的增加以及钎料的无铅化显著提高了焊点抗拉强度,激光再流焊比红外再流焊的抗拉强度的提高了25%左右.锡铅钎料QFP断口表面晶粒较粗大,而无铅钎料的QFP断口处晶粒较细,红外再流焊加热方式下形成的焊点断口有大小不等的韧窝存在,断裂方式兼有脆性断裂和韧性断裂的特征,而激光加热方式下焊点的断口呈现均匀的韧窝形貌,断裂方式属于韧性断裂.实际焊接试验结果与理论模拟结果相吻合.     

Direct active soldering of Al0.3CrFe1.5MnNi0.5 high entropy alloy to 6061-Al using Sn-Ag-Ti active solder

Al_0.3CrFe_1.5MnNi_0.5 high entropy alloys (HEA) have special properties. The microstructures and shear strengths of HEA/HEA and HEA/6061-Al joints were determined after direct active soldering (DAS) in air with Sn3.5Ag4Ti active filler at 250 °C for 60 s. The results showed that the diffusion of all alloying elements of the HEA alloy was sluggish in the joint area. The joint strengths of HEA/HEA and HEA/6061-Al samples, as analyzed by shear testing, were (14.20±1.63) and (15.70±1.35) MPa, respectively. Observation of the fracture section showed that the HEA/6061-Al soldered joints presented obvious semi-brittle fracture characteristics.     

两种无铅钎料的抗蠕变性能与Sn60Pb40钎料的对比分析

对两种无铅钎料Sn-Ag-Cu-Bi和Sn-Ag-Sb模拟封装钎焊接头的蠕变和断裂行为进行了研究,并与传统的Sn60Pb40近共晶钎料进行了对比.结果表明,两种无铅钎料的抗蠕变能力均远优于Sn60Pb40近共晶钎料,其蠕变速率低且蠕变寿命长.钎焊接头蠕变断裂后的扫描电镜分析表明,两种无铅钎料钎焊接头的蠕变断裂呈现明显的沿晶断裂特征,而Sn60Pb40钎料钎焊接头的蠕变断裂机理则为穿晶断裂.