张亮
,
韩继光
,
何成文
,
郭永环
,
薛松柏
,
皋利利
,
叶焕
中国有色金属学报
稀土元素以其独特的优势被称为金属材料的维他命,稀土元素的添加可以在不同程度上提高无铅钎料的性能.结合国内外在含稀土元素无铅钎料研究领域的最新研究成果,综合评论稀土元素对无铅钎料组织和性能的影响,阐述含稀土元素的无铅焊点可靠性研究现状,为该钎料的实际应用提供数据支撑,分析过量稀土元素对无铅钎料表面锡须的影响,探讨锡须的生长机制及潜在的问题,最后综合评述含稀土无铅钎料在研究过程中存在的问题以及相应的解决措施,为含稀土元素无铅钎料的研究和应用提供理论依据.
关键词:
稀土元素
,
无铅钎料
,
可靠性
,
锡须
张亮
,
孙磊
,
郭永环
,
何成文
稀土
doi:10.16533/J.CNKI.15-1099/TF.201504009
采用润湿平衡法研究SnAgCu-xEu无铅钎料在Cu基板表面的润湿性能,分析SnAgCu-xEu焊点的力学性能和断口形貌.结果表明,Eu的添加可以显著改善SnAgCu钎料和焊点的性能,随着Eu含量的增加,钎料的润湿时间和润湿力、焊点力学性能先增加后减小,Eu的最佳添加量为0.04％左右时,SnAgCu-0.04Eu焊点力学性能最佳,提高幅度为25％,焊点断口分布均匀细小的韧窝,焊点断裂模式为韧性断裂.
关键词:
无铅钎料
,
润湿性
,
力学性能
,
断口形貌
张亮
,
韩继光
,
刘凤国
,
郭永环
,
何成文
稀有金属材料与工程
研究了纳米TiO2颗粒对SnAgCu钎料组织和性能的影响.结果表明:微量的纳米TiO2颗粒可以增加SnAgCu钎料的润湿铺展面积,显著提高SnAgCu焊点的拉伸力和剪切力.添加过量时焊点的力学性能会有一定程度的下降.经过优化分析发现,纳米TiO2颗粒的最佳添加量为0.1％(质量分数,下同).SnAgCu-0.1TiO2相对SnAgCu钎料基体组织得到明显的细化,树枝晶的间距下降62.5％.经过热循环测试,发现0.1％TiO2可以显著提高SnAgCu焊点的抗热疲劳特性.主要归因于纳米颗粒对位错的钉扎作用,因而阻止了裂纹在钎料基体内部的扩展.
关键词:
纳米颗粒
,
力学性能
,
树枝晶
,
抗热疲劳特性
张亮
,
韩继光
,
郭永环
,
何成文
稀土
doi:10.16533/J.CNKI.15-1099/TF.201506016
采用半导体激光软钎焊和红外再流焊对QFP256和0805片式电阻进行钎焊试验,研究了SnAgCuCe焊点的力学性能、热疲劳寿命以及显微组织.结果表明,在激光再流焊条件下,激光输出功率对SnAgCuCe焊点的力学性能存在显著影响,且存在最佳值.在热循环载荷作用下,随着热循环次数的增加两种焊接方式下焊点的力学性能均呈明显下降趋势,SnAgCuCe激光再流焊焊点的疲劳寿命明显高于SnAgCuCe红外再流焊焊点,主要是因为激光快热/快冷导致焊点内部物相尺寸较小,组织明显细化.
关键词:
激光再流焊
,
无铅焊点
,
激光功率
,
疲劳寿命
张亮
,
韩继光
,
何成文
,
郭永环
,
张剑
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.010
研究了纳米0.1％(质量分数)Al颗粒对SnAgCu无铅钎料与铜基板之间界面反应的影响,研究两种无铅钎料界面在-55～125℃热循环过程中的生长行为及其焊点力学性能变化.结果表明:随着热循环次数的增加,界面层金属间化合物的厚度明显增加,焊后界面层金属间化合物为Cu6 Sns相,在热循环过程中在Cu6Sn5和Cu基板之间出现Cu3Sn 相.发现纳米Al颗粒的添加,界面层金属间化合物的厚度明显减少,纳米颗粒对界面层的生长具有明显的抑制作用.同时对焊点在热循环过程中的可靠性进行分析,发现焊点的拉伸力随着循环次数的增加逐渐降低,含纳米Al颗粒的焊点具有明显的优越性,在焊点服役期间,焊点失效路径为Cu6Sn5/Cu3Sn的界面处.
关键词:
无铅钎料
,
界面反应
,
金属间化合物
,
失效路径
张亮
,
郭永环
,
孙磊
,
何成文
稀土
doi:10.16533/J.CNKI.15-1099/TF.201604015
采用润湿平衡法研究Yb对Sn-Cu-Ni无铅钎料在铜基板表面的润湿性能,探讨QFP32器件Sn-Cu-Ni-Yb焊点的力学性能和断口形貌.结果表明,微量的Yb可以显著减小Sn-Cu-Ni钎料润湿角,提高QFP器件焊点的力学性能,但是过量Yb的添加,会导致钎料和焊点性能的恶化,主要归因于大块稀土相(脆性相)的生成和稀土的氧化严重.对Sn-Cu-Ni-xYb钎料成分优化设计,发现Yb的最佳添加量为0.05％～0.06％.
关键词:
润湿性
,
力学性能
,
Yb
,
优化设计
张亮
,
孙磊
,
郭永环
,
何成文
稀土
doi:10.16533/J.CNKI.15-1099/TF.201605001
采用有限元法研究了CSP36器件Sn3.8Ag0.7Cu和Sn3.8Ag0.7Cu0.03Ce两种无铅焊点应力-应变响应,研究Ce对无铅焊点可靠性的影响.结果表明,在交变的温度载荷条件下,PCB板呈现明显的翘曲状态,最大应力集中在拐角焊点的上表面,该部位是焊点潜在的裂纹萌生源.SnAgCu焊点的应力-应变明显高于SnAgCuCe焊点,主要是因为第二相颗粒对基体组织位错的定扎的原因.焊点疲劳寿命预测发现CSP36器件SnAgCuCe焊点疲劳寿命明显高于SnAgCu焊点,证明了Ce显著提高CSP36器件SnAgCu焊点的疲劳寿命.
关键词:
有限元
,
无铅焊点
,
应力-应变
,
疲劳寿命
张亮
,
郭永环
,
孙磊
,
何成文
稀有金属材料与工程
研究SnAgCuFe焊点的本构方程,采用拉伸测试拟合本构模型的9个参数.基于有限元模拟应用Anand模型分析WLCSP30器件SnAgCuFe焊点的应力-应交响应.结果表明,器件最大应力集中在拐角焊点上表面,SnAgCuFe焊点应力值明显小于SnAgCu焊点.基于疲劳寿命预测模型,证实微量的Fe可以显著提高SnAgCu焊点疲劳寿命,因此SnAgCuFe可以替代传统的SnPb应用于电子封装.
关键词:
Anand 模型
,
焊点
,
应力-应变
,
疲劳寿命
