Xue Songbai
Researcher Supervisor of Doctorate Candidates
Gender:Male
Alma Mater:哈尔滨工业大学
Education Level:With Certificate of Graduation for Doctorate Study
Degree:Doctoral Degree in Engineering
School/Department:College of Material Science and Technology
Discipline:Material Process Engineering. Physical Chemistry
Business Address:材料楼B515
Contact Information:xuesb@nuaa.edu.cn/ xuesb@163.com
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Affiliation of Author(s):材料科学与技术学院
Journal:材料导报
Key Words:纳米颗粒;无铅钎料;直接混合法;电化学沉积法;原位生成法;微观组织;润湿性能;
Abstract:电子产业的发展离不开封装材料的进步。随着科学技术的进步,电子器件集成度逐渐提高,引脚尺寸和间距不断减小,而电子产品的服役条件也日趋复杂,因此对钎料的性能要求越来越严苛。与无铅钎料相比,传统的SnPb钎料因为成本低廉、性能优异,得到了电子工业的青睐。随着人们环保意识的提高,有毒元素铅在电子产业中的使用受到了限制,推动了电子封装材料朝着无铅化发展。但是目前,无铅钎料合金体系均存在成本高、润湿性差、可靠性不足、熔化特性与生产体系不匹配等问题,难以满足电子工业发展的需要。因此,探索改善无铅钎料性能的方法,研发性能优异的无铅钎料以替代SnPb钎料成为电子封装领域研究的一个热点。目前无铅钎料改性的研究主要集中在微合金化和纳米颗粒增强两个方面。微合金化就是向钎料中添加微量的合金元素,通过改变钎料合金成分来改善钎料的组织性能。无铅钎料微合金化的研究起步较早,目前已经取得了大量的研究成果,添加如Ag、In等元素均可以显著改善钎料的力学性能和可靠性,其中稀土元素由于活性较高,被视为无铅钎料合金化的理想合金元素。但是微合金化只能部分地提高钎料的性能,还不能满足生产的需要。纳米材料以其特殊的尺寸效应和优异的理化特性而受到广泛关注,同时纳米颗粒作为增强材料,在改善金属材料组织性能方面也具有非常明显的作用。将细小的纳米颗粒弥散地分布于钎料基体中,能够显著影响无铅钎料的性能,这也是一个较为新颖的研究方向。常见的纳米增强颗粒主要有金属纳米颗粒、氧化物纳米颗粒、陶瓷纳米颗粒和碳基材料纳米颗粒等。本文综合评述了纳米颗粒增强无铅钎料的研究进展。首先对目前纳米颗粒复合无铅钎料的三种制备方法的工艺特点进行了介绍;然后讨论了不同类型的纳米颗粒对SnAgCu、SnZn、SnBi和SnCu几种应用广泛的无铅钎料组织性能的影响,如微观组织、力学性能、润湿性能、熔化特性和可靠性等,同时对纳米颗粒增强无铅钎料的作用机理进行了分析;最后整理了目前纳米颗粒增强无铅钎料存在的不足,并对其未来的发展趋势进行了分析与展望,以期能够为未来无铅钎料的研究提供一定的参考。
ISSN No.:1005-023X
Translation or Not:no
Date of Publication:2019-06-27
Co-author:王剑豪,lzp,王刘珏,刘晗
Correspondence Author:Xue Songbai
工作简历：
2006年7月，江苏省“材料加工工程”十一五重点学科建设首席学科带头人；
1991年获机械电子工业部青年科技专家称号；
1996年被国家人事部批准为“百千万人才工程”1995/1996年度第一、第二层次人选；
2000年6月被国务院批准为享受政府特殊津贴专家。
2004年1月至今 南京航空航天大学材料科学与技术学院教授、博导；
学历： 2002年4月获哈尔滨工业大学材料加工工程学科工学博士学位； 1987年5月获上海交通大学工学硕士学位；1981年12月获湖南大学理学学士学位。
社会兼职： 从1993年至2003年，曾先后担任全国焊接标准化技术委员会钎焊分技术委员会秘书长、副主任兼秘书长，中国焊接学会钎焊及特种连接专业委员会秘书、副主任、常务副主任。
现任中国焊接学会理事、江苏省焊接学会副理事长、南京市焊接学会副主任。
01 先进连接技术
02 微电子组装与封装
03 焊接新工艺与新装备
04 焊接新材料设计与制备
在国内外学术刊物上发表论文410余篇，SCI收录220余篇，EI收录160余篇，论文他引2300余次，单篇他引118次。
代表作：
1、Zhang Peng, Xue Songbai, Wang Jianhao, New challenges of miniaturization of electronic devices: Electromigration and thermomigration in lead-free solder joints, Materials and Design, 2020.7, 192: 108726.
2、Liu Han, Xue Songbai,Tao Yu, Long Weimin,Zhong Sujuan, Wang Bo, Study on the reliability of novel Au-30Ga solder for high-temperature packaging, Journal of Materials Research and Technology, 2020,9(6): 15908-15923.
3、Han Yilong, Xue Songbai, Fu Renli, Lin Lihao, Lin Zhongqiang, Pei Yinyin, Sun Huawei, Influence of hydrogen embrittlement on impact property and microstructural characteristics in aluminum alloy weld, Vacuum, 2020.2, 172: 109073.
4、Wu Jie, Xue Songbai, Wang Jingwen, Wu Mingfang, Effect of in-situ formed Pr-coated Al2O3 nanoparticles on interfacial microstructure and shear behavior of Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.06Pr/Cu solder joints during isothermal aging, Journal of Alloys and Compounds, 2019.8.30, 799: 124-136.
5、Wu Jie, Xue Songbai, Wang Jingwen, Wu Mingfang, Coupling effects of rare-earth Pr and Al2O3 nanoparticles on the microstructure and properties of Sn-0.3Ag-0.7Cu low-Ag solder, Journal of Alloys and Compounds, 2019.5.5, 784: 471-487.
6、Yang Jinlong, Xue Songbai, Yangyang Wu, Cheng-Nien Yu, Dusan P. Sekulic. Wetting behaviour of Zn-Al filler metal on a stainless steel substrate[J]. Science and Technology of Welding and Joining, 2018, 23(1): 1-6.
7、王剑豪, 薛松柏, 马超力, 龙伟民, 钟素娟. 特殊环境用无铅钎料可靠性研究进展[J]. 中国有色金属学报, 2018, 28(12).
8、Wang Bo, Xue Songbai, 王俭辛,林中强，Effect of combinative addition of mischmetal and titanium on the microstructure and mechanical properties of hypoeutectic Al-Si alloys used for brazing and/or welding consumables，Journal of Rare Earths，2017, 35(2): 193-202.
9、Ma Chaoli，Xue Songbai，Denzel Bridge, Zane Palmer, Zhili Feng, Anming Hu，Low temperature brazing nickel with Ag nanoparticle and Cu-Ag core-shell nanowire nanopastes，Journal of Alloys and Compounds，2017, 721: 431-439.
10、Wang Bo, Xue Songbai, Ma Chaoli, Han Yilong, Lv Zhongqiang. Effect of combinative addition of Ti and Sr on modification of AA4043 welding wire and the mechanical properties of AA6082 welded by TIG welding[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017，27（2）：272-281.
11、Chaoli Ma, Songbai Xue, Bo Wang, Study on novel Ag-Cu-Zn-Sn brazing filler metal bearing Ga[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2016,688: 854-862.
12、王禾，薛松柏，刘霜. 银元素对含银钎料性能的影响[J]. 中国有色金属学报. 2016, 26(11): 2340-2352.
13、Jin-long Yang, Song-bai Xue, Peng Xue, Zhao-ping Lv, Wei-min Long, Guan-xing Zhang, Qing-ke Zhang, Peng He, Development of Zn-15Al-xZr filler metals for brazing 6061 aluminum alloy to stainless steel, Materials Science & Engineering A, 2016, 651: 425-434.
14、Yang J L, Xue S B, Xue P, et al. Development of novel CsF-RbF-AlF3 flux for brazing aluminum to stainless steel with Zn-Al filler metal[J]. Materials & Design, 2014, 64: 110-115.
15、Xue P, Xue S B, Shen Y F, et al. Interfacial microstructures and mechanical properties of Sn-9Zn-0.5Ga-xNd on Cu substrate with aging treatment[J]. Materials & Design, 2014, 60: 1-6.
16、Ji Feng, Xue Songbai, Growth behaviors of intermetallic compound layers in Cu/Al joints brazed with Zn-22Al and Zn-22Al-0.05Ce filler metals, Materials & Design, 2013, 51: 907-915.
17、Huan Ye, Songbai Xue, Jiadong Luo and Yang Li, Properties and interfacial microstructure of Sn-Zn-Ga solder joint with rare earth Pr addition, Materials & Design, 2013,46: 816-823.
18、Dai Wei, Xue Song-bai, Lou Ji-yuan, Lou Yin-bin, Wang Shui-qing. Torch brazing 3003 aluminum alloy with Zn−Al filler metal. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2012, 22(1): 30-35.
19、Dai Wei, Xue Song-bai, Lou Ji-yuan, Wang Shui-qing. Development of Al-Si-Zn-Sr filler metals for brazing 6061 aluminum alloy[J]. Materials and Design, 2012, 42: 395-402.
20、Hu Yu-hua, Xue Song-bai, Ye Huan, Xiao Zheng-xiang, Gao Li-li, Zeng Guang. Reliability studies of Sn-9Zn/Cu and Sn-9Zn-0.06Nd/Cu joints with aging treatment[J]. Materials and Design, 2012, 34:768-775.
21、Ji Feng, Xue Song-bai, Lou Ji-yuan, Lou Yin-bin, Wang Shui-qing. Microstructure and properties of Cu/Al joints brazed with Zn-Al filler metals[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2012, 22(2): 281-287.
22、Ji Feng, Xue Song-bai, Dai Wei. Reliability studies of Cu/Al joints brazed with Zn-Al-Ce filler metals. Materials and Design, 2012, 42:156-163.
23、Zhang Liang, Xue Song-bai, Zeng Guang, Gao Li-li, Ye Huan. Interface reaction between SnAgCu/SnAgCuCe solders and Cu substrate subjected to thermal cycling and isothermal aging[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2012, 510(1): 38-45.
24、Zhang Liang, Xue Song-bai, Gao Li-li, Zeng Guang, Yu Sheng-lin, Sheng Zhong. Effect of Thermal Cycling on Properties and Microstructure of SnAgCuCe Soldered Joints in QFP Devices[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2011, 24(4): 561-566.
25、Zeng Guang, Xue Song-bai, Gao Li-li, Zhang Liang, Hu Yu-hua, Lai Zhong-min. Interfacial microstructure and properties of Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu solder joint with rare earth Nd addition[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2011, 509(25): 7152-7161.
26、Ye Huan, Xue Song-bai, Zhang Liang, Xiao Zheng-xiang, Hu Yu-hua, Lai Zhong-min. Sn whisker growth in Sn-9Zn-0.5Ga-0.7Pr lead-free solder[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2011, 509(5): 52-55.
27、Xue Song-bai, Zhang Liang, Han Zong-jie, Wang Jian-xin, Yu Sheng-lin. Diode Laser Soldering Technology of Fine Pitch QFP Devices[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2011, 24(5): 917-922.
28、Xue Peng, Xue Song-bai, Zeng Guang, Zhang Liang, Dai Wei. Mechanical Properties of QFP Joints Soldered with SnAgCu and SnPb Solders[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2011, 24(4): 596-600.
29、Zhang Liang, Xue Song-bai, Gao Li-li, Zeng Guang, Chen Yan, Yu Sheng-lin,Sheng Zhong. Creep behavior of SnAgCu solders with rare earth Ce doping [J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2010, 20(03): 412-417.
30、Chen Wen-xue, Xue Song-bai, Wang Hui. Wetting properties and interfacial microstructures of Sn-Zn-xGa solders on Cu substrate[J]. Materials & Design, 2010, 31(4): 2196-2200.
出版专著 4 部；出版教材 1 本 :
1）薛松柏、何鹏，《微电子焊接技术》，机械工业出版社，2012年4月出版。
2）薛松柏、顾文华，《钎焊技术问答》，机械工业出版社，2007年1月出版，2011年1月再版。
3）薛松柏、栗卓新、朱颖、樊丁，《焊接材料手册》，机械工业出版社，2006年1月出版
4）《钎焊手册》，参编第25章，机械工业出版社，2008年6月出版。
5）《焊接手册》，参编第1卷第22、23章，机械工业出版社，2008年1月出版。
长期以来一直从事焊接材料及焊接工艺的研究，主持了五种烧结焊剂的研究工作；主持完成了15种钎剂及30余种钎料的研究工作；主持制定了五项国家标准、五项机械工业部行业标准并发布实施；主持完成了五十多项国家、部、市课题的研究；共取得主要科研成果四十余项。
（1）获国家科技进步二等奖2项；
（2）获省、部科技进步一等奖2项；省、部科技进步二等奖5项,省、部科技进步三等奖3项；
（3）获国家发明专利授权45项，获国防发明专利授权1项；
（4）入选“Elsevier中国高被引学者”2019年、2020年度榜单。
1、环氧树脂复合钎料焊点抗辐射、耐低温增强机制研究，国家自然科学基金面上项目（51975284），2020.1-2023.12，主持；
2、空间辐射环境对电子器件焊点损伤机制及可靠性研究，国家自然科学基金面上项目（51675269），2017.1-2020.12，主持；
3、高可靠三维立体封装用自我防护焊膏，军委科技委“快响项目”，2020-2021，主持；
4、火焰钎焊铝/钢界面诱导反应与钎缝成分调控方法研究，国家自然科学基金面上项目（51375233），2014.1-2017.12，主持；
5、“高性能环保铜-铝钎焊材料”，国家科技部科技人员服务企业行动资助项目，项目编号2009GJC20040，国家科技部，2010年1月-2012年12月，国拨经费40万元；
6、航空航天器件封装用Sn-9Zn-Ga-Nd 无铅钎料及焊点可靠性研究，新型钎焊材料与技术国家重点实验室开放课题，项目编号：SKLABFMT201102，2011.8-2013.3，总经费10万元；7、金锡焊膏产品开发，校企合作课题，2021年-2022年，总经费70万元；
8、无烟钎焊膏（剂）、药皮焊料用助焊剂、粘结剂、铝铜钎焊用助焊剂研发，校企合作课题，2021年-2022年，总经费40万元；
9、新型铝合金MIG/TIG焊丝的研发，校企合作课题，2018年-2022年，总经费95万元；
10、新型电子封装材料研发，校企合作课题，2017年-2022年，总经费100万元。
指导毕业硕士28名，毕业博士32名；指导博士后6名，在读硕士3名，博士5名。
