论文部分内容阅读
本文结合润湿性能测量和界面分析研究了Ni合金镀层的反应润湿行为。通过化学镀的方法制得不同P含量的Ni(P)镀层，P含量在0～16.6％之间变化。润湿天平测量结果显示，镀层中的P含量对Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅焊料在镀层上的润湿性能影响很小。然而，对P含量高的镀层退火处理后，焊料在Ni(P)镀层的润湿力下降，润湿速率减慢。这种润湿性能的下降是由于退火过程中Ni3P粒子的析出阻碍了Ni镀层在液态焊料中的溶解所导致的。
与非反应元素P不同，Fe在Ni基体中的添加不仅改变了焊料与基体之间的金属间化合物的形态，而且还提高了基体的润湿性能。当Fe含量大于29％小于65％时，NiFe镀层比纯Ni镀层有更好的润湿性能。通过SEM和EDX分析，在纯Ni镀层和液态焊料的界面处形成Ni3Sn4金属间化合物，而Ni-Fe基体与液态焊料之间的界面化合物则为FeSn2。Ni-Fe镀层润湿性能的提高被认为是与界面反应中FeSn2的形成驱动力更大有关。
焊料回流过程中形成的FeSn2化合物比Ni3Sn4要小得多，并在界面形成一紧密排列的连续层。Ni3Sn4则在FeSn2化合物与焊料的界面处以非均匀的方式生长。
Fe含量大于65％的Ni-Fe基体的润湿性能比Fe含量更小的镀层的润湿性能要差得多，而纯Fe的润湿性能最差。XPS分析表明，高Fe含量的试样中的氧化物和氢氧化物的厚度比低Fe含量的试样要厚得多。纯Fe镀层上的氧覆盖物最厚。因此，Fe含量提高所导致的镀层可焊性的下降的原因是由于高铁试样表面具有更厚的氧化物和氢氧化物层。
对于SnBi共晶含量与Ni合金镀层在不同温度下(60～120℃)的固态反应，纯Ni镀层和纯Fe镀层上的化合物分别为Ni3Sn4和FeSn2，然而，Ni-Fe镀层上的界面化合物由与基体相连的一连续FeSn2层和FeSn2上分布的一些孤立的扇贝形Ni3Sn4组成。在所有的含Fe镀层中，基体与焊料的反应速率均比纯Ni镀层要慢得多。反应速率的减慢直接与不同基体上所形成的不同化合物有关。