波峰焊无铅钎料的抗氧化研究进展

电子封装波峰焊从有铅到无铅的转换过程中,由于无铅钎料中锡含量比传统Sn-37Pb钎料高,导致波峰焊过程中氧化渣的产生量很大,不仅造成浪费,还影响焊接质量。控制氧化是当前无铅波峰焊技术必须要解决的一个重要问题。论文概述了国内外波峰焊无铅钎料抗氧化的发展现状及所取得的研究成果,并展望了前景。     

SnZnPr-xAu无铅钎料性能与组织

研究了微量纳米Au颗粒对SnZnPr无铅钎料性能与组织的影响。研究结果表明,微量的纳米Au颗粒可以显著改善SnZnPr钎料的润湿性和焊点力学性能,通过优化设计证明纳米Au颗粒的最佳添加量为0.1%,但添加纳米Au颗粒过量时,钎料的润湿性明显下降,焊点的力学性能基本不变。对SnZnPr和SnZnPr-0.1Au钎料组织研究发现0.1%纳米Au颗粒可以显著细化基体组织,特别是减小富Zn相的尺寸,通过纳米压痕实验证明0.1%纳米颗粒可以显著提高SnZnPr钎料的抗蠕变性能,热循环实验证明0.1%纳米Au颗粒可以将QFP100器件SnZnPr焊点热疲劳寿命提高12.3%,主要归因于纳米颗粒对位错的钉扎作用。     

电子无铅软钎料的超电势研究

主要研究了Sn-Ag系合金钎料的超电势，并且与传统的Sn-40Pb合金进行了对比，提出了无铅软纤料研究与开发中应当考虑因起电势变化而引起的问题。在酸、碱两种不同的溶液环境中，无铅软纤料和Sn-40Pb合金的起电势有一定的差异，含Bi的Sn-Ag系合金的超电势较低，但微量的轻稀土的加入可显著地提高钎料的超电势；而在碱性溶液中，Sn-Ag系合金的起电势较高，但阳极极化、印化时，临界电流和临界电位均低于Sn-40Pb系合金电极。     

多元无铅软钎料的计算机优化设计

利用二次回归正交设计法得到27组试验钎料配方，分别测定了它们的液相线温度和润湿性；选取液相线温度和润湿性的试验数据作为参数，依据回归设计理论，通过计算机辅助设计，建立了钎料的液相线温度、润湿性与Bi、Sb、Ag、Cu、Re之间关系的二次回归方程；根据最优化原理，通过建立数学模型计算机优化运算，得到了Sn-Bi-Sb-Ag-Cu-Re系优化钎料.试验结果表明，Sn-Bi-Sb-Ag-Cu-Re系优化钎料的熔化温度和润湿性均比较好.     

Sn—Zn系电子无铅软钎料湿润性能的研究

研究了元素铋对Sn-Zn系合金钎料湿润性能的影响,结果发现Sn－Zn的湿润性能可通过元素铋的加入而得到有效地改善。当铋的含量大于5％时,钎料可获得与Sn-45％Pb系合金相当的润湿性能,但再在合金中加入微量的以镧、铈为主的混合稀土会使钎料合润湿性能有一定的下降。     

Sn-4Cu过共晶无铅钎料的液态性能

在大气气氛下,采用撇取表面膜、润湿平衡和铺展性试验的方法,研究了Sn-4Cu液态钎料的抗氧化性、润湿性和漫流性等工艺性能。研究结果表明:在恒温条件下,液态钎料表面氧化产渣量随撇渣频率的加快而增加,其氧化渣的生成随时间的变化服从抛物线规律;在变温条件下,升高温度可以明显加快氧化,但能显著改善钎料对母材的润湿性和铺展性;在350℃条件下,采用DMA-1钎剂,钎料在铜表面的润湿时间t0=0.29 s,润湿力F max=3.81 mN,扩展率可达80%。     

合金元素对Sn-Bi-Sb-Ag-Cu-Re系无铅钎料性能和组织的影响

研究了合金元素Bi、Sb、Ag、Cu、Re对锡基无铅多元钎料性能和组织的影响.研究结果表明，增加Bi、Ag、Cu含量可以降低液相线温度，Sb可以提高液相线温度；Bi、Cu有提高润湿性能的作用，Sb、Ag、Re在低含量范围内可提高润湿性能；Cu有提高剪切强度的作用，Bi明显使剪切强度降低.钎料的相组成是由在β Sn的基体上分布着金属间化合物Ag3Sn、SnBi和Cu6Sn5构成的，Sb和Re则基本上是固溶在基体中.     

遗传算法在多元铜基钎料成分优化中的应用

ＣｕＺｎ钎料在白口铸铁表面的润湿性能和钎缝剪切强度低于其在钢表面的润湿性能和钎缝剪切强度,白口铸铁向钎料过度溶解所造成的溶蚀是钎料润湿性能差、钎缝剪切强度低的主要原因。为提高ＣｕＺｎ钎料的综合性能,本文根据二次回归组合设计方法建立了合金元素与钎料润湿性能、剪切强度的回归方程,分析了合金元素对钎料的润湿性能及钎缝剪切强度的影响规律;将分层序列法与遗传算法相结合可以求解钎料润湿性能、钎缝剪切强度多目标优化问题。实验表明,采用本文提出的铜基钎料成分优化方法,可以获得优化的铜基钎料成分和性能。     

微量In对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料抗氧化性能的影响

微量In的添加能够提高Sn-0.3Ag-0.7Cu焊料的抗氧化性能。研究发现,In元素的加入可有效提高钎料的抗氧化能力。当钎料中In的质量分数为0.025%时,钎料的抗氧化性能与润湿性能均达到最佳。加In钎料的抗氧化有效温度范围是300℃以下。In元素会在合金中优先氧化,阻碍钎料的进一步氧化。     

旋转磁场对无铅钎料组织及显微硬度的影响

为改善无铅钎料组织性能,研究了在0.125T、1250r/min的情况下旋转磁场对Sn3.0Ag0.5Cu、Sn-9Zn钎料组织和显微硬度的影响.结果表明：旋转磁场作用对Sn3.0Ag0.5Cu、Sn-9Zn钎料的物相构成没有影响,但可使钎料构成相的尺寸、形状及分布发生明显变化,其中部分Ag3Sn相发生弯曲,富Zn相变为细小且分布呈一定的旋转状.与未经旋转磁场作用相比,磁场作用后Sn3.0Ag0.5Cu、Sn-9Zn和Sn-9Zn钎料的显微硬度分别提高15.6%和10.2%,达到HV 24.5和HV 19.3.旋转磁场与感应电流间的Lorentz力具有驱动熔体随电磁场运动的趋势,将影响钎料组织凝固及其显微硬度.     

Rapid directional solidification in Sn-Cu lead-free solder

1. Introduction In recent years, increasing environmental and health concerns over the toxicity of lead combined with the strict legislation to ban the use of lead-based solders have provided an inevitable driving force for the de- velopment of lead-free …     

Parameter fitting of constitutive model and FEM analysis of solder joint thermal cycle reliability for lead-free solder Sn-3.5Ag

The experimental tests of tensile for lead-free solder Sn-3.5Ag were performed for the general work temperatures range from 11 to 90 °C and strain rate range from 5×10⁻⁵ to 2×10⁻² s⁻¹, and its stress—strain curves were compared to those of solder Sn-37Pb. The parameters in Anand model for solder Sn-3.5Ag were fitted based on experimental data and nonlinear fitting method, and its validity was checked by means of experimental data. Furthermore, the Anand model was used in the FEM analysis to evaluate solder joint thermal cycle reliability. The results show that solder Sn-3.5Ag has a better creep resistance than solder Sn-37Pb. The maximum stress is located at the upper right corner of the outmost solder joint from the symmetric center, and thermal fatigue life is predicted to be 3.796×10⁴ cycles under the calculated conditions. Foundation item: Project(50376076) supported by the National Natural Science Foundation of China     

向前兼容焊点的可靠性分析

在从有铅向无铅转换过程中,电子产品制造商不可避免会碰到同一组装过程中有铅和无铅同时存在的混合情况,这种情况下形成的混合焊点是很复杂的.因此,有必要对这种混合焊点进行可靠性分析.根据混合焊点的主要失效形式,对混合焊点的失效机理从组装工艺、热疲劳、时效、机械冲击和震动等四个方面进行分析;然后从设计、材料、工艺和环境等四个方面介绍了影响这类焊点可靠性的因素.分析结果显示,工艺对混合焊点的前期可靠性影响最大,环境对混合焊点的后期可靠性影响最大.工艺的影响主要体现在焊接工艺方面,环境的影响主要体现在温度负载方面.     

Preparation and properties of particle reinforced Sn-Zn-based composite solder

Particle reinforced Sn-Zn based composite solders were obtained by adding Cu powders to Sn-9Zn melts. The microstructure analysis reveals that in situ Cu₅Zn₈ particles are formed and distributed uniformly in the composite solders. The strength and plasticity of the composite solders were improved, and creep resistance was considerably enhanced. The wettability of these composite solders is also better than that of Sn-9Zn. Funded by the Major Scientific and Technical Project Program of Jiangxi Province (No.2005008) and the Science & Technology Project of Education Department of Jiangxi Province (No.[2007]53 and No.GJJ09416)     

金属热防护系统纤维隔热材料的传热分析

介绍了一种在设计金属热防护系统中计算纤维隔热材料厚度的方法。采用能量方程和光学厚近似的方法对纤维隔热材料在再入过程中的热传递建立了传热模型,并对3种不同密度的纤维隔热材料进行了有效导热系数的测试。利用部分温度下的有效导热系数,采用遗传算法对纤维隔热材料的辐射衰减系数进行了优化。利用其余温度下的有效导热系数验证了优化后的传热模型的正确性。最后采用优化后的数值模型对再入过程进行了模拟,通过计算得出采用密度为96 kg/m3的纤维隔热材料的金属热防护系统总重量最轻。     

基于X射线的焊点图像预处理方法及应用

为解决焊点隐藏在芯片底部的BGA封装元件的焊点检测问题,研究了基于X射线的焊点质量检测的基本原理,阐述了图像预处理方法的设计与实现.为了提高效率,引入了基于迭代方式的阈值产生技术,实现了焊点的区域分割.最后,讨论了焊点质量判别规则并给出了实验结果,结果表明所设计的图像预处理方法能够很好地满足实际生产中的应用要求.