RE对微连接用SnAgCuRE钎料合金组织及性能的影响

以Sn2.5Ag0.7Cu系钎料合金为基础,添加少量的RE,研究RE添加量对合金组织、力学及物理性能的影响,以确定最佳RE添加量。     

Ag和RE对表面组装用SnAgCuRE无铅钎料显微组织的影响

采用扫描电镜和能谱分析等检测手段,分别研究了Ag和RE含量对SnAgCuRE系钎料合金显微组织的影响.结果表明,随着Ag和RE含量的增加,SnAgCuRE无铅钎料的显微组织中的共晶组织所占比例增大,钎料合金中富Sn相的组织细化.但Ag含量超过3.2 wt％时,会出现大的板条状Ag3Sn初晶,因此,Ag的最佳添加量在2.0wt％～3.0wt％.当RE添加量达到0.5wt％时,会出现大块的花瓣状和点、条状的CeSn3和LaSn3稀土化合物相,聚集在共晶组织和富Sn相界面处,导致钎料性能下降.     

合金元素对AgCuZn系钎料合金组织与性能的影响

通过向AgCuZn系钎料合金中添加适量的合金元素Sn,Ni,P,研究了不同元素含量的Sn,Ni,P对AgCuZn系无镉钎料组织性能的影响.结果表明,随着Sn元素含量的增加,钎料的润湿铺展性能整体呈上升趋势;P元素的加入可以降低液态钎料与试件间的表面张力,改善钎料的润湿性和流动性.显微组织分析表明,AgCuZn系钎料合金微观组织主要由富Cu相、CuZn化合物相、Cu5.6Sn化合物相、Cu40.5 Sn11化合物相和Ag的析出相组成,AgCuZn钎料合金中加入Sn元素后生成粗大的树枝晶,使钎料脆性增大;钎料合金中加入Ni元素,生成灰黑色的Ni3P化合物相,微观组织细化;P元素的加入生成灰色的Cu3P化合物相.     

RE对SnAgCu钎料合金及焊点性能的影响

利用JSM-5610LV扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）等测量方法,研究了微量RE对Sn-2.5Ag-0.7Cu无铅钎料的显微组织、润湿特性、拉伸强度及焊点剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明,向Sn-2.5Ag-0.7Cu中添加0.1%RE可明显细化钎料合金的显微组织,改善钎料合金的润湿特性,提高钎料合金的抗拉强度、伸长率及焊点剪切强度,增加焊点的蠕变断裂寿命。当RE添加量为0.5%时,由于形成了RE化合物而明显恶化钎料合金的性能。     

RE及Ni对Zn20Sn高温无铅钎料显微组织及性能的影响

在Zn20Sn高温无铅钎料合金中添加0.1%RE及0.2%~0.8%Ni(质量分数,下同),研究了RE及Ni对钎料合金显微组织及性能的影响。结果表明,在Zn20Sn中同时添加0.1%RE及0.2%~0.8%Ni后,钎料合金的固相线变化不大,而液相线温度降低;RE及Ni对钎料合金的润湿性能及显微硬度有明显的影响,当RE为0.1%、Ni为0.4%时,钎料合金的润湿性能最好、显微硬度最高;随着RE及Ni的添加,在钎料合金中形成了含Ni金属间化合物,且随着Ni含量的提高,金属间化合物的形状、钎料合金的组织结构发生显著变化。     

稀土元素RE对锌基钎料组织与性能的影响

利用不同RE含量的锌基钎料对纯铝和紫铜进行了火焰钎焊,采用箱式电炉、金相显微镜、扫描电镜和万能拉伸试验机,研究了RE含量对锌基钎料的铺展性能、显微组织、断口形貌和钎缝力学性能的影响。试验结果表明,适量RE的加入,可以改善钎料在纯铝板上的润湿性,当RE的质量百分含量为0.1%～0.2%时,钎料的铺展面积大于不含稀土元素时的铺展面积;锌基钎料的钎缝力学性能随RE含量的增加呈先升高后下降的趋势,当RE质量百分含量为0.2%时,钎缝的力学性能最佳,此时钎料显微组织得到了最大程度的细化;RE的变质作用也会改善锌基钎料的断口形貌,当RE质量百分含量为0.2%时,钎料断口形貌上韧窝较多,钎料的强度及塑性得到了一定程度的改善。     

合金元素对铜基低银钎料性能的影响

研究了不同量含的Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂ、Ｓｂ、Ｍｎ等合金元素对铜基低银钎料性能的影响。结果表明，采用多元少量方法能有效改善和提高铜基低银钎料的综合性能。     

P,稀土La对AgCuZnSn钎料合金组织与性能的影响

通过向AgCuZnSn钎料合金中添加适量的元素P和稀土元素La,研究了不同含量的P元素,稀土La对AgCuZnSn系无镉钎料组织性能的影响。结果表明,P元素的加入可以降低液态钎料与试件间的表面张力,改善钎料的润湿性和流动性;稀土La的加入,可以改善钎料的润湿性,但随稀土含量的增加,钎料的润湿性能降低。显微组织分析表明,AgCuZnSn钎料合金微观组织主要由CuZn化合物相、Cu5.6Sn化合物相和AS的析出相组成,AgCuZnSn钎料合金中加入P元素后生成黑灰色的Cu3P化合物,微量稀土La的加入可以细化钎料组织,抑制金属间化合物的生长。     

AgCuGa钎料的组织和性能

开发了一种银含量≤50%的新型Ag-Cu-Ga合金钎料,研究了Ag-Cu-Ga合金钎料的熔化特性、钎焊性能及接头的显微组织。结果表明,当Ag-Cu-Ga合金中Ga元素含量为5%时,其熔化温度为771～786 ℃,熔点适中,固液相温差较小。Ag-55Cu-5Ga合金铸态组织主要由富Cu相、富Ag相及Ag-Cu-Ga共晶相组成,这些塑性相为其提供了良好的加工性能。制备的0.1 mm带材清洁性、溅散性良好,在无氧铜、镍片上的铺展性能良好,在不锈钢上钎料有明显的收缩现象。搭接接头拉伸后在母材侧断裂,接头具有较高的强度。通过对接头界面组织分析,发现接头中形成了扩散层和大量的铜基固溶体及少量的细砂型共晶组织,扩散层及铜基固溶体从一定程度上提高了钎焊接头的强度。综合分析,Ag-55Cu-5Ga钎料是一种有望替代Ag-28Cu共晶钎料,满足真空电子器件封接需求。     

铋和磷元素对Sn-Zn-RE电子微连接钎料组织与性能的影响

制备了含不同Bi,P元素的（Sn-9Zn0.05Ce）xBi和（Sn-9Zn0.05Ce）xP钎料合金,观察并分析了钎料的显微组织形貌,测试了钎料的抗拉强度、断后伸长率以及维氏硬度.结果表明,添加Bi元素能显著提高Sn-9Zn0.05Ce钎料合金的抗拉强度和硬度,但同时会明显降低其断后伸长率,而添加微量P元素对钎料的抗...     

微量稀土对SnAgCu无铅钎料力学及润湿性能的影响

对真空条件下制备的Sn2．5Ag0．7CuxRE钎料合金的力学及润湿性能进行了研究。结果表明：当RE添加量为0．1％（质量分数）时，钎料合金具有较大的铺展面积、较小的润湿角和较高的拉伸强度、伸长率，可满足微电子连接的需要。     

温度对复合钎料组织与性能影响

制备Cu/Sn58Bi-1.5Al2O3/Cu焊接接头,研究温度对纳米Al2O3增强Sn-58Bi复合钎料焊点组织和性能的影响。结果表明,钎焊温度升高,钎料组织发生一定程度的粗化;温度升高后,Bi晶粒不断长大、体积比增加使钎料组织的硬度提升;时效处理后的钎料组织逐渐粗化,界面金属间化合物变厚甚至出现断层,时效处理使焊点抗拉强度下降,可靠性降低。     

Ni改性GNSs对SnAgCuRE/Cu钎焊接头热老化特性的影响

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni无铅钎料合金为研究对象,基于石墨烯纳米片（GNS）独特的结构、优异的物理性能和力学性能,以其为复合钎料的增强相,开展基于Ni改性GNSs（Ni-GNSs）增强SnAgCuRE系复合钎料/Cu的钎焊和钎焊接头热老化试验,探讨Ni-GNSs对复合钎料组织及钎焊接头热老化失效断裂机制的影响。结果表明：Ni-GNSs的加入,抑制了复合钎料的线膨胀,产生晶格畸变,导致位错产生,金属间化合物（IMC）颗粒分布在位错线附近,与位错发生交互作用,阻碍位错运动,强化复合钎料,进而强化复合钎料接头。随着热老化时间延长,钎焊接头界面IMC层厚度增加,剪切强度降低;其中,添加0.05%（质量分数）GNSs的复合钎料接头剪切强度降幅最小,为8.9%,且热老化384 h后,其剪切强度仍高于Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu合金接头热老化前的剪切强度。Ni-GNSs的加入,使复合钎料钎焊接头界面IMC的生长系数明显降低,有效缓解了复合钎料/Cu钎焊接头热老化过程中力学性能的降低,进而改变复合钎料/Cu钎焊接头的热老化失效断裂机制,最终影响接头的可靠性。Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头的断裂位置由热老化前的钎缝区向钎缝/界面IMC移动,变为韧脆混合断裂;而添加0.05%（质量分数）GNSs复合钎料接头的断裂位置均在钎缝区,为韧性断裂,钎焊接头可靠性较高。     

Ce对无铅焊锡合金组织及性能的影响

研究了不同稀土Ce含量对Sn3Ag2.8Cu无铅焊锡合金显微组织、熔化特性、铺展性能及蠕变断裂寿命的影响.试验结果表明,添加微量稀土Ce,对合金的熔化特性影响不大,但能够明显改善合金的铺展性能,当稀土质量分数为0.1%时,铺展面积提高约50%;同时,适量稀土的添加,能够显著细化无铅焊锡合金组织,但Ce质量分数超过0.1%,在组织中会出现稀土化合物;适量稀土Ce能够显著延长Sn3Ag2.8Cu钎料接头在室温下的蠕变断裂寿命,当稀土Ce质量分数为0.1%时,蠕变寿命达到Sn3Ag2.8Cu钎料的9倍以上.综合考虑,最佳稀土Ce质量分数为0.05%～0.1%.     

Sn-X-Cu-Ni无铅焊料的显微组织和性能研究

为了获得低成本和性能良好的无铅焊料,本文对Sn-X-Cu-Ni焊料的微观组织及物相成分、熔点、润湿性和抗拉强度进行了分析研究.结果表明,Sn-X-Cu-Ni焊料中主要由β Sn、XSn化合物和Cu6Sn5化合物组成,Sn-X-Cu-Ni焊料合金的熔点随X含量增加而增高;当X的含量为4.5％时,焊料的铺展性最好,抗拉强度也最大.     

Bi对SnXCuNi焊料性能和焊点界面层组织的影响

为了获得低成本和性能良好的无铅焊料,本文在Sn-4.1X-1.5Cu-Ni焊料中添加质量分数为0.6％的Bi元素,对其微观组织及物相成分、熔点、润湿性和剪切强度进行了分析研究,并对焊点等温时效后其界面组织进行了SEM和EDS分析.结果表明,Sn-4.1 X- 1.5Cu-Ni-0.6Bi焊料中主要由β-Sn、Cu6Sn5、XSn和SnBi组成,Bi的加入能有效地降低焊料的熔点和提高焊料的润湿性,焊点也保持较高的剪切强度.随着等温时效时间的延长,Sn-4.1X-1.5Cu-Ni/Cu和Sn-4.1X- 1.5Cu-Ni-0.6Bi/Cu界面金属间化合物(IMC)层厚度也增加,其界面IMC的增厚主要由扩散机制控制,界面IMC主要成份为Cu6Sn5、Cu3Sn和(Cu,Ni)6Sn5.Bi能抑制等温时效过程中界面IMC的形成和生长,从而提高了焊点的可靠性,其中Sn-4.1 X- 1.5 Cu-Ni/Cu的IMC生长速率为2.95×10-17m2/s,Sn-4.1X-1.5Cu-Ni-0.6Bi/Cu的IMC生长速率为2.78× 10-17m2/s.     

稀土对高阻尼铝基合金组织和性能的影响

通过复合添加,研究了复合稀土含量对Al-Zn阻尼合金显微组织、力学性能及阻尼性能的影响.研究表明,复合稀土元素以化合物形式存在于晶界处时,在一定程度上改变了晶界的结构状态,合金的显微组织明显细化,能显著提高合金的力学性能和阻尼性能.其中,成分最优化合金的性能为σb=285.6 MPa,硬度118.3HB,Q-1=2.28×102.