Ag、RE对Sn-Ag-Cu-RE无铅钎料润湿性的影响

采用商用水洗钎剂，以铺展面积和润湿角来表征钎料的润湿性能，研究了Ag、RE对Sn-Ag-Cu-RE系无铅钎料润湿性的影响。结果表明，添加微量RE有助于提高其润湿性。在无铅钎料中Sn-2．5Ag-0．7Cu-0．1RE钎料具有良好的润湿特性，其在铜板上润湿性接近Sn-Pb钎料的水平。     

微量RE对Sn-2．5Ag-0．7Cu钎料合金润湿性的影响

采用润湿平衡法,研究了水洗钎剂条件下Sn-2.5Ag-0.7Cu-xRE无铅钎料合金在1206片式元器件和Cu焊盘上的润湿性.结果表明,添加质量分数为0.1%的RE的Sn-2.5Ag-0.7Cu钎料合金在1206表面贴装元器件和Cu焊盘上有最大的润湿力和铺展面积及最小的润湿角,其润湿性最好,润湿力优于Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料合金,满足微电子行业对润湿性能的要求.     

Sn-0.3Ag-0.7Cu-xSb无铅钎料润湿性

研究了微量Sb元素对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料润湿性的影响,采用润湿平衡法探讨了Sn-0.3Ag-0.7Cu-xSb钎料在不同氛围和不同钎剂条件下的润湿性能.结果表明,微量的Sb元素可以显著提高Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料润湿性.在氮气氛围条件下,Sn-0.3Ag-0.7Cu-xSb钎料的润湿性得到显著改善,主要基于氮气氛围减小熔融钎料的氧化.辅助不同的钎剂,钎料的润湿性差异较大,选择合适的钎剂可以明显提高Sn-0.3Ag-0.7Cu-xSb钎料的润湿性.     

Ag,Al,Ga对Sn-9Zn无铅钎料润湿性能的影响

采用润湿平衡法测试了Sn-9Zn-X(X为Ag,Al,Ga)无铅钎料分别配合ZnCl2-NH4Cl钎剂和免清洗助焊剂,在空气和氮气保护的两种条件下的润湿性能,分析研究了合金元素Ag,Al,Ga的添加量对Sn-9Zn-X无铅钎料润湿性的影响规律.结果表明,合金元素Ag,Al,Ga在Sn-9Zn中的最佳添加量(质量分数)分别为0.3%,0.005%～0.02%,0.5%.采用氮气保护可以显著改善Sn-9Zn-X无铅钎料的润湿性,而Sn-9Zn-X无铅钎料配合ZnCl2-NH4Cl钎剂时具有较好的润湿性,甚至优于Sn-3.5Ag-0.5Cu在相同条件下的润湿性.这一研究结果表明,通过研发适合于Sn-Zn系无铅钎料的高性能助焊剂,从而改善Sn-Zn系钎料的润湿性能是完全可行的.     

微量RE对SnAgCu无铅钎料力学性能和润湿性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析仪等检测手段,研究了微量RE对低银Sn2.5Ag0.7Cu无铅钎料的力学性能和润湿性能影响.结果表明,添加微量RE可以提高该钎料的力学性能,改善润湿性能.当RE添加量为0.1wt％时,钎料的伸长率和拉伸强度最大,此时,该钎料在Cu焊盘上的铺展面积也最大.但过量的RE会导致性能的下降.这些性能的改变与微量RE对其显微组织的影响有关.     

SnAgCuRE系无铅钎料与表面贴装元器件的润湿适配性

采用润湿平衡法选用商用水洗钎剂,研究SnAgCuRE系无铅钎料与表面贴装元器件的润湿适配性。研究结果表明,当Sn2.5Ag0.7CuxRE系钎料合金中RE添加量为0.1%时,在钎焊温度为250℃、预热时间为15s、浸渍时间为5s的情况下,其与表面贴装元器件具有较好的润湿适配性,即具有较大的润湿力、较小的润湿角,其润湿力达到现行商用Sn3.8Ag0.7Cu钎料的水平,完全能够满足表面组装行业对无铅钎料润湿性能的要求。     

Sn-9Zn-xAl无铅钎料润湿性能

采用润湿平衡法测试了不同温度下Sn-9Zn-xAl无铅钎料在空气和氮气两种气氛下的润湿性能,研究探索了合金元素Al的添加量、气氛和温度对Sn-9Zn-xAl无铅钎料润湿性能的影响规律.结果表明,添加Al元素以后,Sn-Zn-xAl无铅钎料的润湿性得到明显改善,在使用ZnCl2-NH4Cl助焊剂时,Al的最佳添加量为0.02%(质量分数),在使用免清洗助焊剂时,Al的最佳添加量为0.005%(质量分数);采用氮气保护时,Cu基板表面张力提高,钎料的氧化减少、表面张力降低,明显改善了钎料在Cu基板上的润湿性能;在215～245℃时,温度升高使钎料的表面张力减小,提高了钎料的润湿性能.     

稀土元素对Sn-9Zn合金润湿性的影响

Zn的活泼性使Sn-9Zn无铅钎料的润湿性和抗氧化性很差，在Sn-9Zn合金中加入适量混合稀土元素(Ce，La)可以改善其润湿性能。分别在245，260和290℃通过润湿平衡实验对钎料的润湿性进行了研究，并对RA，RMA，R和WWR4种不同钎剂进行了比较。结果表明：在运用活性松香钎剂时，微量混合稀土元素可以显著提高Sn-9Zn合金润湿性；而提高钎焊温度也可以改善润湿性能。     

Sn-Cu系无铅钎料的研究现状与发展

介绍了无铅钎料应用时应该满足的基本要求和Sn-Cu系无铅钎料的国内外研究和应用现状,概述了Sn-Cu系无铅钎料润湿性能、物理性能、力学性能等方面的一些特点,分析探讨了Sn-Cu系无铅钎料存在的不足,详细阐述了添加不同合金元素(如Bi、Ag、Ni、RE等元素)对Sn-Cu系无铅钎料性能的影响规律,并对Sn-Cu系无铅钎料的应用前景和发展方向进行了展望.     

水洗钎剂下SnAgCuRExNi与铜引线的润湿适配性

采用润湿平衡法,选用商用水洗钎剂,研究了镍添加量及钎焊工艺参数对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金在铜引线上的润湿适配性. 结果表明,当Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金中镍添加量为0.05%时,钎料合金显微组织明显细化;当钎焊温度为255 ℃、钎焊时间为5 s、浸渍速度为20 mm/s、浸渍深度为3 mm的情况下, 其与φ0.6×30 mm的铜引线具有较好的润湿适配性,即具有较短的润湿时间,较小的润湿角,较大的润湿力,符合润湿力、润湿时间和润湿角的相关标准,完全满足现代表面组装技术对无铅钎料润湿性能的要求.     

Lead-free solders with rare earth additions

Abstact  There have been significant research efforts to improve the properties of globally recognized lead-free solders, such as Sn-Ag-Cu, Sn-Cu, Sn-Bi, etc. Rare earth (RE) elements have been selected in the current research to be added into lead-free solders as alloying elements in an effort to improve the comprehensive properties, such as wettability, microstructural stability, creep resistance, and mechanical strength and integrity of the solders. This article overviews the background and rationale for the alloy development, the fabrication techniques for RE-containing solders, the roles of RE elements, as well as current status of RE-containing solder research. Examples of several representative RE-containing solders are introduced. The effects of RE element addition on the wetting behavior, microstructure, and mechanical properties of certain lead-free solder alloys are presented and analyzed.     

稀土、Ga元素及其协同效应对无铅钎料组织和性能的影响

稀土元素和低熔点的Ga元素常作为合金化元素添加到无铅钎料中以提高钎料的综合性能和可靠性,而向无铅钎料中复合添加稀土元素和Ga元素时,二者的协同作用可以进一步改善钎料组织和性能,同时Ga元素可以有效抑制含稀土Nd的无铅钎料中锡须的生长. 对单独添加稀土元素和低熔点元素Ga以及复合添加稀土元素和Ga元素的协同效应对无铅钎料显微组织、润湿性能、熔化特性、力学性能和可靠性的影响进行了综述,介绍了含稀土元素的无铅钎料中锡须产生的机理及影响锡须生长的因素. 最后总结了目前含稀土元素和Ga元素的无铅钎料研究中存在的不足,并展望了未来的研究方向.     

温度与镀层对Sn-Cu-Ni无铅钎料润湿性能的影响

采用润湿平衡法测定了在不同试验温度下Sn-Cu-Ni无铅钎料在Cu,Au/Ni/Cu,SnBi/Cu三种基板上的润湿时间和润湿力,研究了钎焊温度对Sn-Cu-Ni无铅钎料在不同基板上润湿性能的影响.结果表明,温度升高使Sn-Cu-Ni无铅钎料的表面张力减小,能显著缩短钎料在铜片上的润湿时间,提高润湿力;Ni/Au或SnBi等镀层能显著降低钎料/基板界面张力,因此Sn-Cu-Ni无铅钎料在Au/Ni/Cu或SnBi/Cu基板上的润湿性能优于在Cu基板上的润湿性能.     

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。     

复配表面活性剂对无铅助焊剂润湿性能影响的研究

助焊剂中的表面活性剂对于降低熔融无铅钎料的表面张力,增加无铅钎料对母材的润湿性具有重要作用.根据表面活性剂的HLB值和分子量,选取了四种不同类型的表面活性剂.以无水乙醇作溶剂,有机酸作活性剂,加入所选表面活性剂,并添加成膜剂、缓蚀剂等其他成分,配制成助焊剂,用于研究表面活性剂对无铅钎料润湿性能的影响.润湿力测试及铺展实...     

微量稀土元素铈对Sn-Ag-Cu无铅钎料物理性能和焊点抗拉强度的影响

研究了微量稀土元素铈对Sn-3．5Ag-0．5Cu无铅钎料的物理性能、润湿性能、焊点抗拉强度和显微组织的影响。结果表明，添加微量的铈后，钎料的导电性能提高，密度下降；铈含量（质量分数）在0．03％和0．05％时可以改善钎料的润湿性；特别是0．03％质量分数时晶粒组织最为细小均匀，焊点抗拉强度也最高；当铈含量（质量分数）大于0．1％时对钎料的性能产生不利影响，润湿时间升高，焊点抗拉强度大幅降低，因此稀土元素铈的最佳含量（质量分数）应为0．03％。     

RE对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点性能的影响

利用X射线衍射分析仪(XRD)和JSM-5610LV扫描电镜(SEM)研究RE含量对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点界面区显微组织、剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明:Sn2.5Ag0.7CuxRE焊点界面区金属间化合物由靠近钎料侧Cu6Sn5和靠近Cu基板侧Cu3Sn构成;添加微量RE可细化Sn2.5Ag0.7Cu焊点内钎料合金的显微组织和改善钎焊接头界面区金属间化合物的几何尺寸及形态;当RE添加量为0.1%时,焊点的剪切强度最高,蠕变断裂寿命最长。     

SnCuNi-xPr焊点组织和性能分析

分析了不同稀土元素Pr的添加量对Sn0.7Cu0.05Ni无铅钎料润湿性能、焊点力学性能以及钎料显微组织的影响,并对焊点内部组织的演化规律与其性能之间的内在联系进行了初步探讨.研究发现,稀土元素Pr的适宜添加量为0.025%～0.075%,且存在一最佳添加量0.05%.微量稀土元素Pr的加入可显著降低液态钎料的表面张力...