Fe颗粒对时效过程中SnBi/Cu接头组织及性能影响

针对SnBi/Cu接头在服役过程中组织和性能变差的问题，通过用扫描电镜(SEM)观察时效前后Sn35Bi-1Fe/Cu接头组织，结合EDS和XRD分析，分析接头组织变化；利用万能试验机，测试接头力学性能，研究Fe颗粒对时效过程中SnBi/Cu接头组织及性能影响. 结果表明，焊后Sn35Bi-xFe/Cu (x = 0%，0.3%，0.7%，1.0%和1.5%)接头的抗剪强度随Fe颗粒含量先增加后降低. 当Fe颗粒含量为1% (质量分数，%)时，取得最大值50.23 MPa，且Sn35Bi-1.5Fe/Cu接头的力学性能依旧比Sn35Bi/Cu接头好；在恒温时效阶段，Sn35Bi-1Fe/Cu接头中Fe颗粒通过对Bi相的钉扎作用，以及与Sn反应生成FeSn₂化合物，消耗晶界能量，降低Bi相的迁移速率，抑制Bi相粗化，还能有效降低界面IMC层的生长速率，抑制界面Cu₃Sn的生成，改善接头在服役阶段的力学性能.     

Fe颗粒含量对Sn35Bi/Cu钎焊接头组织性能影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及万能力学试验机等研究了Fe颗粒含量对Sn35Bi-xFe/Cu钎焊接头组织和性能的影响,并研究了Fe颗粒含量对Sn35Bi-Fe合金钎料的铺展面积和润湿性的影响.结果表明:向Sn35Bi合金钎料中加入少量Fe颗粒,会在Fe颗粒周围生成很薄的FeSn2化合物,降低固相/液相的界面能,提高相的形核率,细化接头的组织;当Fe颗粒含量为1 mass％时,接头组织的细化程度最佳;向Sn35Bi合金钎料中加入Fe颗粒,可以有效提高合金钎料的润湿性和力学性能,当Fe含量为1 mass％时,Sn35Bi-1Fe合金钎料的铺展面积最大,润湿角最小,润湿性能最佳,Sn35Bi-1Fe/Cu接头的剪切强度达到最大,为50.23 MPa,与Sn35Bi/Cu接头相比,提高了37.7％.     

Co颗粒含量对SnBi/Cu接头微观组织与性能的影响EI北大核心CSCD

采用扫描电镜(SEM)观察Sn35Bi-x Co(x=0%,0.3%,0.7%,1.0%,1.2%,1.5%,质量分数,下同)复合钎料/Cu接头的微观组织,结合能谱(EDS)和XRD分析,研究接头组织差异。利用万能试验机测试接头力学性能,研究Co颗粒含量对SnBi/Cu接头组织及性能的影响机制。结果表明:随Co颗粒含量增加,Sn35Bi-Co复合钎料的润湿性呈现先增大后降低的趋势,当Co颗粒含量为0.7%时,润湿性最佳;在凝固阶段,向Sn35Bi/Cu接头中加入适量的Co颗粒后,能有效细化焊缝组织,界面IMC层更为平坦,焊缝中Co原子置换界面Cu_(6)Sn_(5)层中Cu原子,生成(Cu,Co)_(6)Sn_(5)固溶体,对界面IMC层具有固溶强化作用;Sn35Bi-Co/Cu接头的抗剪强度随Co颗粒含量增加先增大后降低,当Co颗粒含量为0.7%时,获得最大值54.09 MPa。     

Al元素对亚共晶SnBi钎料接头组织及力学性能影响

通过向亚共晶Sn30Bi钎料中添加Al元素,制备新型Sn-30Bi-xAl低温无铅钎料,采用扫描电镜和拉伸力学实验等研究了时效前后Sn30Bi-Al钎料合金的微观组织及力学性能。结果表明:向亚共晶Sn30Bi钎料中加入Al元素,能够一定程度上抑制焊后接头中形成网状共晶组织,以及Bi相团聚,当Sn30Bi-Al合金中Al元素含量为0.3%时,对网状共晶组织形成和Bi相团聚的抑制作用最佳;在时效过程中,向Sn30Bi合金中添加Al元素,能够一定程度上抑制Bi相团聚,降低界面IMC层生长速率;当Al含量为0.3%时,Sn30Bi-0.3Al接头的力学性能最佳。     

耐高温瞬时液相连接无铅钎焊接头的时效稳定性

通过瞬时液相(TLP)连接的互连工艺,采用Sn4.7Ag1.7Cu+Ag复合钎料,制备Sn4.7Ag1.7Cu+Ag复合钎料/Cu接头.采用SEM观察恒温时效过程中接头的组织,结合EDS对比不同工艺下试样接头组织,并对接头性能进行对比分析.结果表明:随着Ag颗粒含量的增加,Sn4.7Ag1.7Cu+Ag/Cu接头耐高温(300℃)服役性能随之提高;Ag含量为25％(质量分数)时接头在高于基体钎料熔点(217℃)83℃下服役15天未断裂,且抗拉强度为25.74 MPa,达到了低温焊接、高温服役的目的;与Sn4.7Ag1.7Cu/Cu接头相比,随着时效的进行,Sn4.7Ag1.7Cu+Ag复合钎料/Cu接头焊缝组织中残余的Ag颗粒不断溶解,并在接头界面附近产生大量Ag3 Sn化合物,而大量的块状Ag3 Sn化合物可以有效抑制焊缝中Sn元素向Cu基板扩散,达到抑制Cu3 Sn层生长的目的;在200℃服役温度条件下,随着时效的进行,Sn4.7Ag1.7Cu+Ag复合钎料/Cu接头力学性能先下降后上升,然后再下降并趋于稳定,且力学性能稳定性比Sn4.7Ag1.7Cu/Cu接头要好.