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Influence of Thermal Cycling on the Microstructure and Shear Strength of Sn3.5Ag0.75Cu and Sn63Pb37 Solder Joints on Au/Ni Metallization

Hongtao CHEN

材料科学技术(英文)

The influence of thermal cycling on the microstructure and joint strength of Sn3.5Ag0.75Cu (SAC) and Sn63Pb37 (SnPb) solder joints was investigated. SAC and SnPb solder balls were soldered on 0.1 and 0.9 μm Au finished metallization, respectively. After 1000 thermal cycles between -40℃ and 125℃, a very thin intermetallic compound (IMC) layer containing Au, Sn, Ni, and Cu formed at the interface between SAC solder joints and underneath metallization with 0.1 μm Au finish, and (Au, Ni, Cu)Sn4 and a very thin Au-Sn-Ni-Cu IMC layer formed between SAC solder joints and underneath metallization with 0.9 μm Au finish. For SnPb solder joints with 0.1 μm Au finish, a thin (Ni, Cu, Au)3Sn4 IMC layer and a Pb-rich layer formed below and above the (Au, Ni)Sn4 IMC, respectively. Cu diffused through Ni layer and was involved into the IMC formation process. Similar interfacial microstructure was also found for SnPb solder joints with 0.9 μm Au finish. The results of shear test show that the shear strength of SAC solder joints is consistently higher than that of SnPb eutectic solder joints during thermal cycling.

关键词: Sn3.5Ag0.75Cu , solder , joint , Au , metallizat

Role of Wetting Front in Dewetting of Liquid Solder Drop on Cu Thin Films

Wei Liu Lei Zhang J.K. Shang

材料科学技术(英文)

The thermodynamic conditions for dewetting of a liquid solder drop on copper thin films were examined under a hot-stage optical microscope in a flowing protective atmosphere. Dewetting of liquid solder was found to depend strongly on the copper film thickness and preceded by spalling of Cu6Sn5 intermetallic compounds. However, the loss of interfacial bonding by spalling was not sufficient to cause immediate dewetting of solder drops if the wetting tip was still strongly bonded to the copper film. By  introducing a pinning force on the wetting front, a sufficient condition was found from a force balance analysis for dewetting of the liquid solder drop, in general agreement with the experimental results.

关键词: Dewetting , dewetting , solder , spalling , film thickness

钎焊温度对纯Fe真空钎焊接头组织及硬度的影响

史海川 , 于治水 , 褚振涛 , 卢云龙 , 马凯 , 张培磊

材料导报

采用BNi-7+9%Cu复合钎料对纯Fe进行真空钎焊,研究不同钎焊温度对焊接接头的影响.运用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析及显微硬度分析对焊接接头进行研究.结果表明,接头主要由等温凝固区、非等温凝固区和扩散影响区组成.等温凝固区为富Cr、Fe的γ(Ni,Cu)固溶体,非等温凝固区由γ(Ni) +Ni-P共晶组织和Ni-Cr-P金属间化合物组成.当钎焊温度为940℃时,由于扩散影响区部分液体凝固缓慢,形成许多大的空洞,焊缝中心的显微硬度为870MPa;当钎焊温度为960℃时,焊缝和母材得到很好结合,焊缝中心的显微硬度为800MPa;当钎焊温度为980℃时,由于Fe与Ni原子的扩散速度不同,在扩散影响区形成了柯肯达尔孔洞,焊缝中心的显微硬度为760MPa.

关键词: 真空钎焊 , 复合钎料 , 共晶组织 , 金属间化合物 , 显微硬度

PCD刀具钎焊工艺研究

杨志平 , 彭凌洲

硬质合金 doi:10.3969/j.issn.1003-7292.2014.05.007

本文利用高频感应加热方法,以YG8硬质合金作为焊接母材,对PCD刀具焊接用钎料进行钎焊实验.利用超景深显微镜、抗弯强度测试仪等仪器设备对钎料在不同焊接表面状态下的润湿性和焊接强度进行了研究,并结合PCD刀具切削对比实验结果,探讨了最适合PCD刀具刀体焊接表面的加工处理方式,以及优选出一种完全满足PCD刀具焊接和使用强度要求的钎料.研究结果表明:焊接表面粗糙度越小,钎料润湿性越好,焊接强度越高;磨削和细喷砂是目前PCD刀具刀体焊接表面最适合的加工处理方式;AgCuZnCdNiMn系钎料是本实验优选出的最适合焊接PCD刀具的钎料.

关键词: PCD刀具 , 钎料 , 润湿性 , 焊接强度

机械合金化法制备金锡合金

李才巨 , 陶静梅 , 朱心昆 , 徐孟春 , 陈铁力

材料热处理学报

采用高能球磨机械合金化法制备了Au-20%Sn合金,分析了合金物相、组织和硬度随球磨时间的变化规律,探讨了合金塑性与合金组织及制备工艺的关系.结果表明:采用高能球磨机械合金化法可以制备Au-20%Sn合金;随球磨时间的增加,Au-20%Sn的合金化程度增加,组织中的金属间化合物逐渐增多,最终基本上为8相和ζ'相;合金的硬度随球磨时间的延长逐渐升高,并在球磨60 min后获得最高硬度104.2 HV,然后开始下降;球磨后的合金粉末在190℃×2 h的烧结过程中发生了不同程度的再结晶和晶粒长大,再结晶程度随球磨时间的延长而增加,导致烧结后合金硬度在球磨时间超过60 min后反而下降.

关键词: 机械合金化 , 高能球磨 , 金锡合金 , 钎料 , 金属间化合物

稀土元素对Sn-9 Zn-0.3 Cu钎料钎焊6061铝合金的影响

姚军 , 崔反东 , 李仕臣

材料热处理学报

为了提高Sn-9 Zn-Cu钎料的润湿性和焊接强度,通过添加一定量稀土La-Ce合金元素,选用较合适的钎剂和优化后的工艺,研究了RE的加入对Sn-9 Zn-0.3 Cu钎料钎焊6061铝合金组织和剪切强度的影响.通过焊接接头扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析组织形貌和成分,对接头进行拉伸试验并观察断口组织.结果表明,RE的加入改善了钎料组织,减缓富铜相的团簇,细化晶界中的富锌相,阻止Cu6Sn5的产生.RE的加入对富锌相的影响较小,降低了铝向钎料的扩散,增大了钎料向铝工件的溶解,使得钎料与铝件吸附更加牢靠;焊接接头良好,拉伸试验得出RE含量在0.2%时较佳,抗剪切强度提高34%倍..断裂面都在钎料中,随着RE从0.1%增加到0.2%出现典型的韧性断裂,添加量在0.4% RE时有大量的β-Sn产生,钎料氧化严重,氧化Ce成为断裂源.

关键词: 6061铝合金 , 稀土元素 , 钎料 , Sn-9 Zn , 抗剪切强度

新型Au-19.25Ag-12.80Ge钎料的制备及性能

崔大田 , 王志法 , 吴化波 , 刘金文

稀有金属材料与工程

Au-Ag-Ge三元相图,制备了新型Au-19.25Ag-12.80Ge(质量分数,%)钎料合金.利用DTA、扫描电镜对钎料的熔化特性及显微组织进行分析,并对其与纯Ni的润湿性加以研究.结果表明:钎料合金熔化温度为446.76~494.40℃.结晶温度区间为47.64℃.焊接温度在510~550℃范围内时,钎料合金与Ni的润湿性较好,同时有润湿环出现;钎料合金与Ni基体之间形成了一条明显的扩散层,能谱分析表明,该扩散层为Ge-Ni金属间化合物.采用先包覆铝热轧再冷轧,结合中间退火的加工工艺可制备厚度0.1mm的钎料薄带.

关键词: Au-Ag-Ge , 钎料 , 润湿性 , 润湿环 , 界面

钎焊金刚石线锯的制备方法及性能

张国青 , 黄辉 , 徐西鹏

机械工程材料

选用直径为0.2mm的65Mn弹簧钢丝作为线锯基体,采用真空炉中钎焊(以镍基合金粉为钎料)和管式炉中氩气保护钎焊(以银铜钛合金粉为钎料)的方法制备金刚石线锯,对比研究了两种线锯的表面形貌、基体显微组织、力学性能和疲劳性能.结果表明:采用银铜钛合金粉为钎料制备的金刚石线锯性能更优,其抗拉强度为1 132 MPa,伸长率为3.27%,疲劳寿命为12 h,基体组织为回火索氏体.

关键词: 钎焊金刚石 , 线锯 , 钎料 , 性能

银元素对含银钎料性能的影响

王禾 , 薛松柏 , 刘霜

中国有色金属学报

分别选取3种典型的含银软钎料(Sn-Ag-Cu、Sn-Zn、Sn-Bi)和硬钎料(Ag-Cu-Zn、Cu-P、Zn-Al)作为代表进行阐述.综述了国内外含银钎料研究的最新研究成果,归纳分析银元素对软钎料与硬钎料的物理性能、显微组织和力学性能的影响规律,提出含银钎料在研究和应用过程中存在的问题及相应的解决措施,展望含银钎料的研究和发展趋势.

关键词: 银元素 , 含银钎料 , 润湿性能 , 钎焊接头 , 软钎料 , 硬钎料

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