高温电子封装无铅化的研究进展

为电子封装无铅化的全面实施对受RoHS指令暂时豁免的高铅钎料是个严峻挑战,发展高铅钎料替代品及新型无铅化工艺势在必行.本文介绍了Ag粉烧结和低温固液扩散2种无铅高温互连工艺,并对几种有潜力的元铅钎料进行了评速,包括Zn基和Bi-Ag系钎料、Bi基复合钎料和Au基钎料等.在此基础上,探讨了高温无铅钎料及高温无铅互连技术的发展趋势.     

电子组装用无铅钎料的研究和发展

综述了近年来国际上无铅钎料的研发现状,重点介绍了无铅钎料的性能要求。指出研究无铅钎料,不只是简单地提供一种替代品,还需要考虑无铅钎料的力学性能、钎焊性能及焊点可靠性能够与传统的Sn-Pb钎料相近、钎焊设备与工艺尽量改动不大等因素,开展无铅钎料的研究具有十分重要的理论意义和实用价值。详细讨论了Sn-Ag系、Sn-Cu系和Sn-Ag-Cu系等三大系列的无铅钎料,指出无铅化电子组装面临着机遇与挑战,要想在激烈的国际竞争中赢得市场,我国必须重视无铅钎料产品的研究开发与产业化,这同时需要电子企业的全力支持与配合。     

电子封装与组装中的软钎焊技术发展及展望

文中主要介绍了目前国内外软钎焊技术在电子封装与组装中的应用与展望,通过回顾近年来软钎焊技术的发展,分析无铅封装软钎焊钎料合金体系与复合钎料的研究现状,比较电子封装中不同的软钎焊方法,并阐述软钎焊技术对电子封装可靠性的影响.     

微电子连接技术的发展

微电子连接技术是微电子封装技术中的重要环节.根据微电子封装技术的发展历程,介绍了芯片封装技术中的引线键合技术、载带自动键合技术、倒装芯片键合技术等微电子连接技术以及微电子组装中适合自动化、大批量生产使用的波峰焊和再流焊技术的应用现状,并对其发展趋势进行了分析.同时,通过对不同体系的无铅钎料的特点进行比较,指出Sn-Ag-Cu系列钎料是目前较好的选择.微电子连接技术将向小型化、高性能并满足环保要求的方向发展.     

无铅焊点可靠性的研究进展

文中根据近两年来国内无铅钎料研发过程中存在的问题,简要评述了无铅钎料的研究进展及发展趋势,并着眼于焊点可靠性对无铅钎料进行了评述。首先介绍影响无铅焊点可靠性的因素;其次汇集了2012～2018年国内学者对无铅钎料焊点可靠性的研究方法及研究成果,并结合加载载荷及热循环共同作用、有限元模拟分析、电迁移及锡须生长影响无铅焊点性能的4个方面对无铅焊点可靠性进行了分析;最后结合以上研究成果针对无铅钎料的未来发展进行展望,为新型无铅钎料的进一步研究提供理论支撑。     

稀土元素Pr,Nd对无铅钎料组织和性能的影响北大核心

综合了国内外含稀土元素Pr,Nd的无铅钎料最新研究成果,归纳并总结了添加稀土元素Pr,Nd对无铅钎料(Sn-Ag-Cu,Sn-Cu(-Ni)以及Sn-Zn钎料等)的组织和性能的影响规律,分析了稀土元素Pr和Nd对无铅钎料焊点可靠性的影响以及稀土相表面Sn须的形貌与生长机制,并展望了稀土元素改性无铅钎料研究的发展趋势,为进一步开发性能更优良的新型无铅钎料提供了参考依据。     

Au80Sn20无铅钎料的可靠性研究

随着电子产品小型化、无铅化的发展，对焊接材料提出了更高的要求。无铅钎料Au80Sn20由于具有优良的力学性能，在高可靠性气密封装和芯片焊接中被广泛应用。综述了近几年来Au80Sn20的发展状况，重点介绍了该焊料的可靠性研究。     

微电子封装与组装中的微连接技术的进展

介绍了微电子封装和组装中的微连接技术.结合微电子封装技术的发展历程,概述了微电子芯片封装中引线键合、栽带自动键合、倒装芯片焊料焊凸键合、倒装芯片微型焊凸键合等焊接技术以及微电子元器件组装中波峰焊和再流焊技术的发展状况.并介绍了无铅焊料的应用情况,对不同体系的微连接用无铅钎料合金的优缺点进行比较.最后对微连接技术在微电子封装与组装以及微连接用焊料进行了展望.     

稀土元素对无铅钎料组织和性能的影响

稀土元素以其独特的优势被称为金属材料的维他命,稀土元素的添加可以在不同程度上提高无铅钎料的性能。结合国内外在含稀土元素无铅钎料研究领域的最新研究成果,综合评论稀土元素对无铅钎料组织和性能的影响,阐述含稀土元素的无铅焊点可靠性研究现状,为该钎料的实际应用提供数据支撑,分析过量稀土元素对无铅钎料表面锡须的影响,探讨锡须的生长机制及潜在的问题,最后综合评述含稀土无铅钎料在研究过程中存在的问题以及相应的解决措施,为含稀土元素无铅钎料的研究和应用提供理论依据。     

国外无铅软钎料实用化现状

从环境保护角度论述了无铅化的重要性及国外的进展情况，中化目标和无铅软钎料实用化大量生产制品，重点介绍了近年来有望实用化的无铅软钎料修选合金系列和应用现状，分析了存在的问题，指出了无铅软钎料应注意的问题。     

Sn-Zn系无铅焊料合金的可靠性研究进展

环保要求和微电子器件的高度集成化驱动了高性能无铅焊料的研究和开发,近年来,Sn-Zn基无铅钎料因熔点与SnPb相近,成本低廉和机械性能优良等优点而备受关注,但是焊料的差异和焊接工艺参数的调整给焊点的可靠性带来了新的影响.本文总结了SnZn系焊料的主要失效模式,重点围绕热疲劳与机械疲劳、焊料和基体界面金属间化合物形成致裂、腐蚀等问题,阐述了SnZn系无铅焊料的可靠性,并指出提高其连接可靠性的几个途径.     

新型低温无铅焊料的研究进展

随着人们对铅毒性的认知及世界各国“限铅令”的颁布，因为铅污染问题，研究人员开始着手研究Sn-Pb焊料的代替品，迫切需要探索一种零污染、低成本的新型电子封装焊料。目前研制的新型低温无铅焊料有Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-In二元焊料和Sn-Ag-Cu三元焊料，但由于新型低温无铅焊料存在着熔点高、抗氧化性能差等问题，有人提出通过在这些无铅焊料中加入第三或第四种合金元素改善无铅焊料的组织性能。介绍了新型低温无铅焊料的应用，制备，优缺点及对它的要求，叙述了目前新型低温无铅焊料的研究进展，并提出了新型低温无铅焊料的研究方向。     

Sn-Ag-Cu系无铅焊料性能研究进展

Sn-Ag-Cu是全球公认的最具潜力替代Sn-Pb钎料的无铅焊料。本文介绍了Sn-Ag-Cu系无铅焊料在熔化温度、润湿性、抗氧化性和焊接可靠性方面的主要性能以及最近的研究重点,最后对Sn-Ag-Cu系无铅焊料的发展趋势进行了展望。     

Sn-Cu-Ni-Ce钎料对激光钎焊焊点力学性能的影响

采用Sn-Cu-Ni-Ce无铅钎料,研究了半导体激光软钎焊和红外再流焊方法对QFP48器件和0805矩形片状元件两种典型元器件的钎焊性能,针对使用不同成分钎料所得到的钎焊焊点,采用微焊点强度测试仪研究了其焊点力学性能的分布规律.结果表明,使用Sn-Cu-Ni-Ce钎料时,最佳激光输出电流显著高于Sn-Ag-Cu钎料或Sn-Pb钎料.Sn-Cu-Ni-Ce钎料成分相同时,半导体激光软钎焊得到的焊点力学性能显著优于红外再流焊焊点的力学性能;稀土元素Ce的加入能够改善Sn-Cu-Ni无铅钎料焊点的力学性能,Ce含量达到0.03%时,焊点的力学性能最佳.     

碱性焦磷酸盐镀液电镀Sn-Ag无Pb钎料的研究

电子封装无PB化进程中，对无PB钎料可焊性镀层技术的发展和应用提出了要求．本文给出一种碱性焦磷酸盐镀液及其电沉积工艺，以获得Sn-Ag无Pb焊料的可焊性镀层．研究了镀液中的主盐浓度、电流密度、镀液温度及搅拌等工艺条件对镀层中Ag含量及镀层表面形貌的影响．     

Cu颗粒增强的Sn-9Zn复合钎料/Cu钎焊接头界面反应

研究了长时间再流焊条件下,在粉状Sn-9Zn无铅钎料中加入Cu颗粒增强质点(复合钎料)对Sn-9Zn/Cu钎焊接头界面反应的影响.结果表明,在Sn-9Zn无铅钎料中加入Cu颗粒,可有效降低Sn-9Zn/Cu钎焊接头界面金属间化合物(IMC)的生长速度,从而减小界面IMC层的厚度,减少IMC层内的柯肯达尔(Kirkendall)缺陷;IMC层的厚度随再流焊时间的增加而增加,随Cu颗粒加入量的增加而减小.在现试验条件下,IMC层由Cu-Zn金属间化合物组成,未检测到Cu-Sn金属间化合物的存在.     

板级封装焊点中热疲劳裂纹的萌生及扩展过程

采用试验观测和数值模拟相结合的方法研究表面贴装板级封装焊点在热疲劳过程中的裂纹萌生及扩展规律。结果表明,在热疲劳过程中,焊点上存在着3个典型的热疲劳裂纹萌生位置,其中器件与钎料的交角附近区域最容易发生裂纹萌生。这与数值模拟分析得到的焊点在热疲劳过程中所产生的非弹性应变分布规律基本一致。无铅钎料焊点相对于锡铅钎料焊点具有相对较长的热疲劳寿命;焊盘尺寸较小时,热疲劳裂纹扩展速度相对较大。这与焊点中的等效非弹性应变数值具有较好的一致性。     

Environmentally friendly solders 3-4 beyond Pb-based systems

Based on environmental considerations, global economic pressures, enacted by legislations in several countries, have warranted the elimination of lead from solders used in electronic applications.Sn3.5Ag, SnAgCu, and Sn0.7Cu have emerged among various lead-free candidates as the most promising solder alloys to be utilized in microelectronic industries.However, with the vast development and miniaturization of modern electronic packaging, new requirements such as superior service capabilities have been posed on lead-free solders.In order to improve the comprehensive property of the solder alloys, two possible approaches were adopted in the current research and new materials developed were patented.One approach was involved with the addition of alloying elements to make new ternary or quaternary solder alloys.Proper addition of rare earth element such as La and Ce have rendered solder alloys with improved mechanical properties, especially creep rupture lives of their joints.Another approach, the composite approach, was developed mainly to improve the service temperature capability of the solder alloys.Composite solders fabricated by mechanically incorporating various reinforcement particles to the solder paste have again exhibited enhanced properties without altering the existing processing characteristics.The recent progress and research efforts carried out on lead-free solder materials in Beijing University of Technology were reported.The effects of rare earth addition on the microstructure, processing properties, and mechanical properties were presented.The behaviors of various Sn-3.5Ag based composite solders were also explicated in terms of the roles of reinforcement particles on intermetallic growth, steady-state creep rate, the onset of tertiary creep, as well as the overall creep deformation in the solder joints.Thermomechanical fatigue (TMF) behavior of the solder alloys and composite solders were investigated with different parameters such as ramp rate, dwell time, etc.The damage accumulation features and residual mechanical properties of the thermomechanically-fatigued composite solder joints were compared with non-composite solder joints.To match the lead-free alloys, various types of water soluble no-clean soldering flux have also been developed and their properties were presented.     

电子互连无铅钎料及焊点蠕变行为研究进展

针对近年来无铅钎料及焊点的蠕变失效问题,综合评述了蠕变变形行为及其在焊点可靠性评估中的应用。首先系统地介绍无铅钎料的蠕变行为,探讨含合金元素/颗粒无铅钎料蠕变性能改性机制。其次评述焊点蠕变行为,探讨焊点成分以及不同基板材料对焊点蠕变特性影响的研究进展。再次结合具体电子器件,采用有限元模拟,分析基于有限元的焊点蠕变响应及疲劳寿命预测,评估焊点可靠性。最后针对无铅钎料及焊点蠕变行为的未来发展进行展望,分析其研究中存在的问题及解决办法,为焊点可靠性进一步研究提供理论支撑。     

电子组装用低银无铅焊料的研究进展

对目前国内外电子组装用低银无铅焊料最新的研究和应用情况进行了回顾和评述,介绍了低银无铅焊料的现状和其可靠性问题,以及国内外对几种低银无铅焊料进行的研究情况,最后着重分析和展望了低银无铅焊料研究应用的主要发展方向和趋势。