SnAgCu焊点界面金属间化合物的研究现状

SnAgCu系合金钎料是目前最有可能替代SnPb钎料的无铅钎料之一.其在回流焊过程中产生的界面金属间化合物是影响电子产品可靠性的重要因素.综述了SnAgCu钎料在Cu,Ni/Cu,Au/Ni/Cu衬底上回流焊后界面金属间化合物(IMC)的类型和产生过程,并对时效、热冲击、热循环过程中界面金属间化合物的形貌演变以及生长规...     

单晶铜键合丝的球键合性能研究

通过对自制单晶铜键合丝进行球键合工艺试验,并对键合后焊点分别进行键合拉力(BPT)和剪切力(BST)测试,以及对键合点的组织、界面进行观察和显微硬度测试.结果表明, 单晶铜键合丝进行球键合后,焊点所能承受的拉断力和剪切力均为近似正态分布,具有较高的可信度,50 μm的单晶铜键合丝的CPK值达到1.8以上,属于优质的过程能力指数.焊点经过可靠性试验后,界面依然清晰、较为平直,没有发现界面处形成微量弥散分布的金属间化合物和Kirkendall空洞,表现出稳定的电学和界面组织性能.     

金属间化合物及其应用

金属间化合物(IMC5)是一种由两个或两个以上金属组分构成的具有特定组织结构的真正的化合物。通常从唯象学的认识出发，也把与之相似的金属、类金属化合物诸如硅化物，砷化物、碲化物等也包罗在IMC5的范畴之内。目前在组织结构上可确定为IMC5的数目至少在25000种以上，每年的产量达数千吨，其制成品的销售额为数十亿美元。     

铜含量对Sn-Cu钎料与Cu、Ni基板钎焊界面IMC的影响

研究了不同铜含量的Sn-xCu钎料(x=0,0.1%,0.3%,0.7%,0.9%,1.5%)与Cu板和Ni板在260、280和290℃钎焊后界面金属间化合物(IMC)的成分和形貌。研究结果表明:钎料与Cu板钎焊时,钎焊温度越高,界面处形成的Cu6Sn5IMC厚度越大,而在同一钎焊温度下,随着钎料中铜含量的增加,IMC的厚度先减少后增加;与Ni板钎焊时,界面IMC的厚度随着铜含量的增加而增加,同时界面化合物的成分和形貌均发生了显著变化;当Cu含量小于0.3%(质量分数)时,界面处形成了连续的(CuxNi1-x)3Sn4层;而当Cu含量为0.7%时,界面处同时存在着短棒状(CuxNi1-x)3Sn4和大块状(CuxNi1-x)6Sn5IMC;当铜含量继续增大时(0.9%~1.5%),(CuxNi1-x)3Sn4IMC消失,只发现了棒状(CuxNi1-x)6Sn5IMC。讨论了钎料中Cu含量对与Cu、Ni基板钎焊接头界面化合物生长的影响,并进一步讨论了(CuxNi1-x)6Sn5IMC的形成和长大机理。     

老化过程中Cu/Al合金键合界面金属间化合物的生长行为

采用热压超声丝球键合方法,将直径50μm Cu引线键合到Al-1%Si-0.5%Cu金属化焊盘.对焊点在不同温度下进行老化,通过SEM,EDX和Micro-XRD分析了金属间化合物(IMC)生长情况.结果表明:老化后Cu-Al IMC主要为CuAl2和Cu9AL4.在老化温度一定时,Cu-Al IMC层的生长厚度与老化时间的关系符合抛物线法则;由实验数据计算得到Cu-Al IMC生长的激活能为97.1 kJ/mol.     

Al-Fe金属间化合物对复合板界面结合的影响(英文)

对固态铝和固态铁界面金属间化合物的生长及金属间化合物对界面结合的影响进行了研究。结果表明,固态铝和固态铁热处理后的界面主要包括Fe2Al5和FeAl3化合物层,金属间化合物恶化了界面结合强度。在拉剪测试中,断裂主要发生在Fe2Al5或FeAl3化合物层,断裂的位置主要取决于化合物层内部的缺陷,包括微裂纹和空洞。热膨胀系数不匹配产生的应力导致内部微裂纹产生,内部孔洞产生的原因是Kirkendall效应。该研究对铝和铁的焊接与连接,尤其是对铝钢复合板的制备,奠定了一定的基础。     

Ni和Bi元素对SnAgCu钎焊界面金属化合物生长速率的影响

通过加速温度时效方法研究Ni和Bi元素对低银(含银量小于1%,质量分数)Sn-Ag-Cu(LASAC)钎料界面IMC生长速率的影响。通过与高银钎料SAC305和低银钎料LASAC对比,分析添加Ni和Bi元素后LASAC钎料在高温时效过程中热疲劳抗性的变化情况。结果表明:LASAC/Cu、LASAC-Bi/Cu和SAC305/Cu界面IMC时效后均形成较厚的Cu3Sn层,LASAC-Ni/Cu界面经IMC时效后则形成较薄的(Cu,Ni)3Sn;高银钎料SAC305在180℃时效下IMC生长速率为2.17×10-5μm2/s,与之相比,低Ag钎料LASAC IMC在时效过程中生长速率较高,为3.8×10-5μm2/s;Ni和Bi元素的添加均可降低钎料LASAC/Cu界面IMC的生长速率,其中Bi的改善效果最显著,LASAC-Bi钎料的IMC生长速率为1.92×10-5μm2/s,低于SAC305钎料的IMC生长速率。     

界面在多相金属间化合物合金形变过程中的作用

综述了近年来多相金属间化合物研究进展，强调界面对多相合金的形变过程及力学行为的影响，讨论范围限于ＴｉＡｌ基和（Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ）Ａｌ基多相合金，界面位错源的启动可以提高脆性相的形变能力。采用适当的制备和加工工艺可以突出多相合金中界面的有益作用，得到比较好的综合性能。     

铜/铝固态界面金属间化合物的生长行为

在573～773 K温度范围内对铜铝冷轧复合板进行退火处理。观察、分析了铜铝固态界面金属间化合物的演变行为,从扩散动力学的角度分析了界面相的形成机制和长大机制。结果表明:退火处理后试样界面反应层由靠近Al侧的Al_2Cu、靠近Cu侧的Al_4Cu_9以及处于二者之间的AlCu三层金属间化合物构成,其形成序列为Al_2Cu、Al_4Cu_9、AlCu;界面金属间化合物生长控制机制由前期的反应控制和后期的扩散控制两部分构成;退火温度越高,反应机制控制阶段终了时间越早。     

金属间化合物的研究现状与发展

综述了Fe-Al、Ti-Al、Ni-Al金属间化合物的研究现状和发展趋势.金属间化合物是一种全新的材料,用途十分广泛,它以其优异的耐高温、抗氧化、耐磨损等特点,可望成为许多工业部门重要的结构材料,并且已经受到了材料工作者的广泛重视.     

Numeric simulation of thickness of intermetallic compounds in interface zone of diffusion bonding for Cu and Al

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣｏｐｐｅｒａｎｄａｌｕｍｉｎｕｍａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｉｎｄｕｓ ｔｒｙａｎｄｔｈｅｉｒｊｏｉｎｉｎｇｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｉｎｔｈｅｍｅｔａｌｗｅｌｄｉｎｇ .Ｂｒａｚｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓａｌｓｏａｄｖｅｒｓｅｆｏｒｃｏｐｐｅｒ’ｓｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｒａｔｅｉｓｈｉｇｈ ,ｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆ ｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｃｏｐｐｅｒａｎｄａｌｕｍｉｎｕｍａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎｄｉｔｉｓｅａｓｙｔｏｆｏｒｍｏｘｉｄａｔ…     

基于蒙特卡罗方法的铝/钢熔钎焊界面金属间化合物层生长分析

针对铝/钢熔钎焊界面金属间化合物在SEM,EDS,XRD界面测试研究的基础上,确立了界面由Fe₂Al₅、FeAl₃等金属间化合物组成. 在此基础上采用蒙特卡罗方法,建立了铝/钢界面铝、铁扩散及Al-Fe化合物生长模型,并进行了数值分析和对比研究. 结果表明,所建立的模型能够很好地反映钢侧Fe₂Al₅的生长,铝侧FeAl₃离散存在,且金属间化合物层的厚度接近试验测量结果.     

冷轧复合铝-铝-钢界面金属间化合物的生长行为

对冷轧复合4343铝/4A60铝/08Al钢三层复合带材进行不同温度和时间的退火,借助金相显微镜、扫描电镜和EDAX能谱仪以及X射线衍射仪对复合界面结合区进行组织观察、元素成分线扫描分析和EDS能谱分析及XRD物相分析,研究复合界面金属间化合物的生长行为。结果表明：当退火温度较高时,4343中含量较高的Si向4A60中进行了较大程度的扩散;铝-钢复合界面在600 ℃保持1 h退火时有金属间化合物产生;随着退火温度的升高和退火时间的延长,复合界面金属间化合物由一层增加至三层,化合物主要由Fe₄Al₁₃和Fe₂Al₅组成;铝-钢复合界面金属间化合物的生长由扩散控制,其增厚符合抛物线规律,界面金属间化合物的生长激活能为14.4 kJ/mol。     

Sn-6.5Zn钎料/Cu基板焊点界面特征与金属间化合物的形成机理

对255℃时Sn-6.5Zn钎料/Cu基板界面反应及金属间化合物的形成与转化进行热力学计算与分析,并利用SEM、EDS、XRD研究分析255℃不同钎焊时间条件下钎料/Cu基板界面组织与IMC层形态特征。结果表明:Sn-6.5Zn钎料/Cu焊点界面紧靠Cu基板侧形成CuZn层;CuZn IMC有与钎料中的Zn原子继续反应生成Cu5Zn8 IMC的趋势;在相同钎焊温度条件下,不同钎焊时间对界面厚度影响不大;随钎焊时间延长,Sn-6.5Zn钎料/Cu基板焊点界面IMC层的平均厚度增大,界面粗糙度则由于不同钎焊时间IMC在液态钎料中生长与溶解的差异,呈现先增大而后降低到一个均衡值的变化趋势。     

TiB2金属陶瓷与TiAl金属间化合物的扩散连接

对TiB2金属陶瓷与TiAl金属间化合物进行了扩散连接试验，研究了直接扩散连接和采用Ni为中间层进行扩散连接的接头界面结构及工艺参数对界面结构和连接性能的影响。直接扩散连接时，连接界面处生成了Ti(Cu，Al)2金属间化合物，采用Ni为中间层进行扩散连接时，界面处生成了单层TiAlNi2金属间化合物层和两层T1，Al，N2扩散层共三层结构。直接扩散连接时，连接温度T＝1223K，时间t=1．8ks，压力p＝80MPa时接头强度为103MPa；采用Ni为中间层时，连接温度T＝1273K，时间t=1．8ks，压力p=80MPa时接头强度为110MPa。     

Bonding interface between TiAl intermetallic compound and Ti under the electric field

TiAl intermetallic compound was synthesized and bonded together with Ti substrate synchronously by using fieldactivated and pressure-assisted synthesis (FAPAS) process.The effect of electric field on t...     

Ceramic bonding and joint＇s strengthening through forming intermetallic compounds in situ

The transient liquid phase diffusion bonding of Si3N4 ceramics with Ti/Ni/Ti and Al/Ti/AI multiple interlayers was performed. The formation of intermetallic compounds in situ and their effects on the joints‘ strengths were investigated. The Ti/Ni/Ti interlayers produce NiTi and Ni3Ti layers with considerable room temperature ductility and high elevated temperature strength to strengthen the bonding zone metals and the joints. The joints with 142 MPa shear strength at room temperature and 88 MPa shear strength at 800℃ are achieved under appropriate parameters, respectively. Al/Ti/Al interlayers transform into a special bonding zone metal with a large amount of Al3 Ti particles and a small amount of Al-based solid solution, and in this case, the joints are strengthened significantly. Their strengths at room temperature and 600℃ reach 90 MPa and 30 MPa, respectively.     

钛合金与GCr15扩散连接界面组织特征与性能

钛合金/轴承钢异种结构连接困难是制约钛合金广泛应用的瓶颈.采用电子拉伸显微硬度测试、SEM扫描、能谱、X射线衍射等分析手段,分析研究了Ti-6Al-4V/Cu/GCr15真空扩散焊接头的力学性能、组织结构特征、连接界面的原子扩散机制、反应相生成及其分布范围.结果表明,在焊接压力4.9MPa,焊接时间1.8ks条件下,接头的抗拉强度随焊接温度升高而增大,1273K达到最大为206MPa.延长焊接时间会导致金属间化合物厚度增大,对接头性能不利.接合界面间生成的α-Ti(Cu)固溶体,有固溶强化效果,对提高接头性能有利.而生成的金属间化合物Ti2Cu,Ti2Cu3,(Ti3Cu4)FeTi中的TixCuy对接头性能影响较大,导致接头强度下降.铜作为钛合金与GCr15的中间过渡层不宜过厚.     

铝/铜异种金属熔钎焊工艺及界面调控方式的研究现状

铝/铜复合结构件具有质量轻、综合性能优异等优势使其在电气电工、航空航天、新能源汽车等行业具有广泛的应用前景。但由于铝/铜在物理化学性能上的差异,使其在焊接过程中存在界面调控等诸多问题。为解决这些问题,国内外研究者通过工艺调控和冶金调控来抑制金属间化合物的生长,促进Al/Cu之间的冶金结合。文中从铝/铜熔钎焊方法进行了综述介绍,重点总结了焊接接头界面调控的方法,提出了该领域的研究热点及难点,并且探究了未来铝/铜焊接的发展趋势及应用前景。结果表明,从焊接效率、焊接强度来看当属熔钎焊最佳,但是其接头处的金属间化合物影响了其机械性能,通过添加微量元素的冶金调控,可以使其力学性能大幅提升。创新点： (1)通过对国内外激光熔钎焊与电弧熔钎焊的研究现状进行对比分析,得出了各自的优缺点。(2)从工艺调控和冶金调控两方面综述了国内外研究成果,并分析了这两种调控方发所产生的效果。(3)总结并提出了铝铜异种金属连接领域的难点,并对未来工作进行了展望。