图2.8所示为Cu基板上笋钉状Cu6 Sn5俯视图的SEM照片，且确定了笋钉状金属间化合物和Cu之间的晶体学取向关系。式（2.1）到式（2.6）的六组取向关系可分为两组，这是由于Cu6Sn5中的Cu原子具有很强的伪六角对称关系。笋钉状的Cu6 Sn5沿着两个相互垂直的方向延伸生长，显示出了一种屋脊状的形貌。应当注意到，如果Cu6 Sn5与Cu之间有强取向关系，那么大部分数据的角度都会接近0°。起初，笋钉状Cu6Sn5在一定程度上随机形核，从而造成了图2.......
2025-09-29
SnPb焊料润湿Cu箔的成分函数关系
【摘要】：为了研究SnPb焊料在Cu上的润湿反应与焊料成分的关系，试验准备了7种SnPb焊料合金，分别是纯Pb、5Sn95Pb、10Sn90Pb、40Sn60Pb、63Sn37Pb、80Sn20Pb以及纯Sn，这7种焊料合金的熔点分别为327℃、305℃、299℃、245℃、183℃、205℃以及232℃[8-9]。这个矛盾表明，如果只考虑界面张力的平衡，就不能解释测量得到的SnPb合金润湿角随焊料合金成分变化的关系。由图2.18可知，纯Sn的金属间化合物平均厚度是SnPb焊料中最大的，但从图2.17中可知，纯Sn的界面张力同样是最大的。
为了研究SnPb焊料在Cu上的润湿反应与焊料成分的关系，试验准备了7种SnPb焊料合金，分别是纯Pb、5Sn95Pb、10Sn90Pb、40Sn60Pb、63Sn37Pb、80Sn20Pb以及纯Sn，这7种焊料合金的熔点分别为327℃、305℃、299℃、245℃、183℃、205℃以及232℃[8-9]。
图2.13 在200℃、220℃和240℃下Cu消耗厚度与时间的关系
将直径约为0.5 mm的合金焊料小球放置于面积为1 cm×1 cm、厚度为0.5 mm的Cu箔上，并浸入装有RMA的浅杯中，将其放置在一个加热板上并在高于焊料合金熔化温度10℃的温度下进行润湿。大约1 min后，当球冠状焊料帽在Cu箔表面稳定时，对其进行冷却、清洁，以便测量润湿角。一系列球冠状焊料帽随SnPb成分变化的侧视图如图2.14所示。润湿角随焊料成分变化的曲线如图2.15所示。经典杨氏方程定义润湿角为
式中，γ是界面张力，下标l、v、s分别表示液态焊剂、熔融焊料和母材铜。在满足杨氏方程条件下润湿角界面张力平衡情况如图2.16所示。
图2.14 一系列不同成分的SnPb焊料合金润湿后焊料帽侧视图
（a）Pb；（b）5Sn95Pb；（c）10Sn90Pb；（d）40Sn60Pb；（e）63Sn37Pb；（f）80Sn20Pb；（g）纯Sn
由于在界面处形成金属间化合物，SnPb合金在Cu上润湿是一个反应铺展过程。根据之前的研究，在助焊剂中熔融SnPb合金焊料的界面张力随Sn含量变化关系曲线中显示没有最小值，如图2.17所示。SnPb合金的界面张力在高Pb区域为常数，且随着Sn含量的增加，界面张力增大。如果使用此结果和杨氏方程去计算润湿角，理论上是不存在最小润湿角的，但在图2.15中，存在一个最小润湿角。这个矛盾表明，如果只考虑界面张力的平衡，就不能解释测量得到的SnPb合金润湿角随焊料合金成分变化的关系。
(https://www.chuimin.cn)
图2.15 SnPb焊料润湿角随Pb含量的变化关系曲线
图2.16 满足杨氏方程润湿平衡条件下润湿角处界面张力的平衡情况
图2.17 助焊剂中熔融SnPb合金焊料的界面张力随Sn含量增加的变化曲线
正如图2.15所示，纯Pb焊料在Cu表面有很大的润湿角，然而在加入少量的Sn后，焊料润湿角急剧减小。另外，由图2.17可知，在纯Pb焊料中添加的少量Sn并不能明显改变焊料的界面张力。少量Sn的加入对减小润湿角具有强烈影响的原因可归结于在Cu表面形成界面金属间化合物的Sn-Cu反应。这一化学反应能够提供改变润湿角的平衡条件的附加驱动力。考虑到反应对润湿过程的影响，Yost和Romig给了一个估算公式[10-11]：
这里的σ相当于形成金属间化合物的驱动力，Γ（θ）是非平衡界面张力的驱动力。另一方面，若仅仅考虑金属间化合物的形成或化学活性，那就很难解释为什么纯Sn比一些SnPb焊料有更大的润湿角，因为相比于其他SnPb焊料，纯Sn应该有更高的化学活性，可形成更厚的金属间化合物。在熔点以上10℃温度下反应1 min后，笋钉状界面金属间化合物的平均厚度随焊料合金成分变化的曲线如图2.18所示。由图2.18可知，纯Sn的金属间化合物平均厚度是SnPb焊料中最大的，但从图2.17中可知，纯Sn的界面张力同样是最大的。综合界面张力和形成金属化合物的影响，就能够解释图2.15中随焊料合金成分变化时出现最小润湿角的现象。
图2.18 在熔点以上10℃温度下反应1 m in后笋钉状界面金属间化合物的平均厚度随焊料合金成分变化的曲线
然而，在没有对润湿驱动力和润湿动力学有全面理解的情况下，很难分析润湿时三相平衡处的铺展机制并确定出润湿角的大小。一个重要的问题是在润湿过程中，即从熔融焊料小球接触Cu表面开始到形成球冠状焊料帽的时间内，到底生成了多少界面金属间化合物。同时，由于润湿过程很短以及熔融焊料在Cu表面的铺展率很高，也很难确定润湿过程中的界面反应。
相关文章
- 详细阅读
-
常规弹药的成分组成详细阅读
弹药的结构应能满足发射性能、运动性能、终点效应、安全性和可靠性等诸方面的综合要求, 通常由战斗部、投射部和稳定部等部分组成。制导弹药还有制导部分, 用以导引或控制弹药进入目标区, 或自动跟踪运动目标, 直至最终击中目标。某些弹药仅由战斗部单独构成, 如地雷、水雷、航空炸弹、手榴弹等。导弹的制导部通常由测量装置、计算装置和执行装置三个主要部分组成。......
2025-09-29
-
夹持力和能源的关系详细阅读
图3.86张角型机械手带有活塞的驱动结构总的来说，气动驱动在自动化技术中占有一席之地，并且在全球的大多数应用中使用。图3.87电机转速和机械手行程图3.88电动机械手闭合节拍内的行程和速度机械手传动机构也受到该控制的保护，否则不一定能实现机械手长时间的使用寿命。图3.91使用平直式电机安装的电动机械手的应用范例液压系统用于对夹持力要求特别高的应用，例如锻造部门。......
2025-09-29
-
时尚与个体的相互关系详细阅读
西美尔认为时尚外在于个体，时尚向个体展现的易变性是个体自我稳定感的对照，在对照中，个体的自我感意识到自身的相对持续性。随后西美尔对于时尚与个体、时尚与阶级之间关系的论述都是以上面两点为基础和前提的。西美尔认为，作为一种大众行为，时尚可以帮助个体克服羞耻感。在接下来关于时尚与个体关系的论述中，西美尔强调了个体的心理因素对于个人时尚和社会时尚的影响。......
2025-09-29
-
高温环境下的无铅焊料详细阅读
目前除了70Au30Sn，还没有其他高温无铅焊料可以代替95Pb5Sn。70Au30Sn合金的共晶温度是280℃，所以可视作一种高温无铅焊料，但它的回流焊性能很差且成本很高。Sb-Sn合金也被认为是一种高温无铅焊料，但它们液相线和固相线之间的温差也很大。由于Si和Ge并不是金属，这些共晶焊料接头的力学性能可能相当差。因为该焊料不含Pb，因此它可作高温无铅焊料使用。......
2025-09-29
-
水稻淀粉的生物合成分析详细阅读
稻米品质性状的形成，实质上可看作是在一系列酶的催化作用下，籽粒中淀粉生物合成和积累的过程。稻米淀粉的合成是在质体中进行的，在淀粉体基质中，淀粉是通过高分子量的聚合体结晶而形成的，高分子量的聚合体包括无定形淀粉分子、蛋白质、脂类。水稻胚乳细胞中淀粉的生化合成途径：蔗糖是淀粉合成的前体，进入胚乳细胞后，通过糖酵解途径代谢转化成葡萄糖-6-磷酸和葡萄糖-1-磷酸；ADP葡萄糖在细胞质和造粉体两位点合成。......
2025-09-29
-
优化后：创建关系的示例展示详细阅读
图2.1.3 在零件模型中创建关系Step1.先将工作目录设置至D：\proewf5.2\work\ch02.03，然后打开模型udf_place.prt。Step7.验证所创建的关系：改变d25的值，再生后，d27的值按关系式的约束自动改变。在装配中创建关系时，必须将各元件的进程标识作为后缀包括在尺寸符号中。......
2025-09-29
- 详细阅读
相关推荐