第7期 吴茂等：SnAgNi钎料钎焊Ni镀层SiC,/Al复合材料的接头微观结构及剪切性能 .887 a b (c) Electroplating Ni layer Electroless Ni(P)layer Electroplating Ni layer Electroless Ni(P)laver Flectroplating Ni layc Ni 4μm 4μm 4μm d e Electroplating Ni layer Electroless Ni(P)layer Eleetroless Ni(P)layer Flectroplating Ni layer Electroplating Ni layer 月cctroless Ni(P)layer 4 um 4m 4 um 图4具有Ni(P)/Ni双镀层的钎焊接头在150℃下时效不同时间的微观形貌·(a)0h:(b)50h:(c)250h;(d)500h;(e)750h:(f)1000 Fig.4 SEM micrographs of solder joints with Ni(P)/electroplating Ni double layer aging at 150C for (a)Oh,(b)50h,(c)250h.(d)500h. (e)750h,and(f)1000h 种接头在150℃时效不同时间后的剪切强度如图6 6 ■SnAgNi/NiB) 所示，由图中可以看出，两种钎焊接头的剪切强度 ●SnAgNi/Ni 随着时效时间的延长而降低.SnAgNi//Ni/Ni(P)接 头最初的剪切强度高于SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)接 4 头，但在250h后其剪切强度剧烈下降，这主要是因 薑 3 为时效250h后在其接头中出现了微裂纹，经过长 2 时间的时效，SnAgNi//Ni(B)/Ni(P)的剪切强度高于 SnAgNi/Ni/Ni(P)接头 10152025 3035 失效时间的平方根h2 出 -SnAgNi/Ni/Ni(P) 图5NisS:化合物层的平均厚度与时效时间的平方根的关系 26 -SnAgNi/Ni(ByNi(P) Fig.5 Average thickness of NisSna layer versus square root of aging time 越24 0=00+K/2 (1) 22 式中，t为时效时间，w为金属间化合物在t时效时 间时的厚度，心0为金属间化合物的初始厚度，K为 20 金属间化合物的增长率。通过式(1)可以计算出 200 400600 8001000 时效时间h SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)和SnAgNi/Ni/Ni(P)两种接 头中Ni3Sn4化合物层的增长率K分别为1.3× 图6不同时效时间后轩焊接头的剪切强度 10-9m/s/2和1.2×10-9m/s12.由此可知，由于 Fig.6 Shear strength of solder joints versus aging time SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)焊料接头在150℃时效 SnAgNi//Ni(B)/Ni(P)接头中Ni(B)镀层与SnAgNi 不同时间并剪切之后的截面形貌如图7所示，由图 焊料具有较高的反应速率，从而使接头具有较高的 7(a)可以看出，在时效处理前，接头在SnAgNi焊料 金属间化合物生长速度 与Ni3Sn4金属间化合物界面处断裂.随着时效时 2.2剪切强度及断面分析 间的延长，Ni3Sn4化合物的厚度迅速增厚，接头在 SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)和SnAgNi/Ni/Ni(P)两 SnNi一B化合物层和Ni3Sn4化合物层中断裂，在图4 具有 Ni（P）／Ni 双镀层的钎焊接头在150℃下时效不同时间的微观形貌∙（a）0h；（b）50h；（c）250h；（d）500h；（e）750h；（f）1000 h Fig．4 SEM micrographs of solder joints with Ni（P）／electroplating Ni double layer aging at150℃ for （a）0h‚（b）50h‚（c）250h‚（d）500h‚ （e）750h‚and （f）1000h 图5 Ni3Sn4 化合物层的平均厚度与时效时间的平方根的关系 Fig．5 Average thickness of Ni3Sn4layer versus square root of aging time w＝ w0＋ Kt 1／2 （1） 式中‚t 为时效时间‚w 为金属间化合物在 t 时效时 间时的厚度‚w0 为金属间化合物的初始厚度‚K 为 金属间化合物的增长率．通过式（1）可以计算出 SnAgNi／Ni（B）／Ni（P）和 SnAgNi／Ni／Ni（P）两种接 头中 Ni3Sn4 化合物层的增长率 K 分别为1∙3× 10－9m／s 1／2和1∙2×10－9 m／s 1／2．由此可知‚由于 SnAgNi／Ni（B）／Ni（P）接头中 Ni（B）镀层与SnAgNi 焊料具有较高的反应速率‚从而使接头具有较高的 金属间化合物生长速度． 2∙2 剪切强度及断面分析 SnAgNi／Ni（B）／Ni（P）和 SnAgNi／Ni／Ni（P）两 种接头在150℃时效不同时间后的剪切强度如图6 所示．由图中可以看出‚两种钎焊接头的剪切强度 随着时效时间的延长而降低．SnAgNi／Ni／Ni（P）接 头最初的剪切强度高于 SnAgNi／Ni（B）／Ni（P）接 头‚但在250h 后其剪切强度剧烈下降‚这主要是因 为时效250h 后在其接头中出现了微裂纹．经过长 时间的时效‚SnAgNi／Ni（B）／Ni（P）的剪切强度高于 SnAgNi／Ni／Ni（P）接头． 图6 不同时效时间后钎焊接头的剪切强度 Fig．6 Shear strength of solder joints versus aging time SnAgNi／Ni（B）／Ni（P）焊料接头在150℃时效 不同时间并剪切之后的截面形貌如图7所示．由图 7（a）可以看出‚在时效处理前‚接头在 SnAgNi 焊料 与 Ni3Sn4 金属间化合物界面处断裂．随着时效时 间的延长‚Ni3Sn4 化合物的厚度迅速增厚‚接头在 Sn－Ni－B 化合物层和 Ni3Sn4 化合物层中断裂．在 第7期 吴 茂等： SnAgNi 钎料钎焊 Ni 镀层 SiCp／Al 复合材料的接头微观结构及剪切性能 ·887·