铅对Sn3.5Ag0.5Cu合金钎料性能的影响

利用显微硬度计、差热分析仪等仪器设备,研究了铅对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金性能的影响。实验结 果表明,铅对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金性能有较大的影响,添加铅后,Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金熔化温度下降了8%; 钎料合金的润湿性得到改善;当w (Pb)达到0.5%时,Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金显微硬度显微硬度值最大,达到21.5 HV之后快速下降。     

Sn-Ag-xCu-Bi-Ni/Cu焊点界面IMC演变

为了研究低银无铅焊点界面金属间化合物(IMC)的形成与演变,以低银无铅焊点Sn-Ag-xCu-Bi-Ni/Cu为研究对象,研究了钎料中Cu质量分数对界面IMC厚度、形貌和成分的影响.实验结果表明,随着钎料中Cu质量分数的增加,回流焊后焊点IMC层厚度变薄,IMC晶粒尺寸增大,IMC晶粒形貌由颗粒状转变为棱柱状以及鹅卵石状,同时界面IMC成分发生由(Cu,Ni)6Sn5向Cu6Sn5的转变.高温时效后,界面IMC层厚度增长.当钎料中Cu质量分数超过1%时,时效后生成较厚的Cu3Sn化合物层,对焊点可靠性不利.钎料中Cu质量分数应控制在1%以下.     

锡元素对Zn-10Al钎料合金组织及性能的影响

利用OM、XRD衍射仪、SEM及其自带的EDS能谱分析仪、万能试验机研究Sn元素添加量对Zn-10Al钎料合金显微组织、物理性能以及焊接性能的影响.结果表明:Sn元素能够细化Zn-Al钎料共析组织,降低钎料合金熔化温度,提高钎料合金铺展性能以及焊接接头的抗剪强度.添加Sn元素质量分数为12%时,钎料合金在铜板上铺展面积为122 mm2,焊接接头的抗剪强度为53 MPa.当Sn元素质量分数超过12.0%时,铜界面处金属间化合物迅速生长,铺展面积和剪切强度下降.     

外加磁场对Sn-9Zn钎料组织、熔化温度及腐蚀性能影响

运用X射线衍射仪、扫描电镜、金属腐蚀检测仪等仪器设备,研究0.5 T外加磁场作用对Sn-9Zn钎料合金组织、熔化温度及腐蚀性能影响.研究结果表明,外加磁场可促进Sn-9Zn钎料合金显微组织细化,熔化温度下降近2℃,腐蚀性能得到改善,分析认为,由于外加磁场可促进Sn-9Zn钎料合金在特定晶面迅速结晶形核,抑制Zn富相形成,从而细化Sn-9Zn钎料组织以及影响钎料合金的熔化温度及腐蚀性能.     

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.     

Sn基钎料／Cu基板间反应润湿及界面结构研究现状

为了防止铅（Pb）对自然环境的污染,目前人们对Sn基无铅钎料及其相关性能作了大量研究．综述了通过改变添加的合金元素种类、温度和Cu基板上的金属镀层,Sn基钎料润湿力以及界面组织形态的变化,提出了在不同实验条件下Sn基钎料的反应润湿性能不同的观点．     

磁场强度对Sn-9Zn钎料合金组织性能影响

运用X射线衍射仪、Leica显微镜、显微硬度计等仪器设备,研究不同磁场强度作用对Sn-9Zn钎料 合金组织性能影响。研究结果表明,外加磁场作用可促进Sn-9Zn钎料合金显微组织细化,但并不改变钎料合金的 物相,钎料合金的润湿性能随磁场强度增强而增加,同时Sn-9Zn钎料合金的显微硬度也随着磁场强度增强而增 大,其中磁场强度为0.5T时,Sn-9Zn钎料的显微硬度为22.9MPa,与未加磁场相比,钎料显微硬度提高13.2%。     

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。     

稀土Er对Al-Si-Cu钎料显微组织与性能的影响

为了研究微量稀土元素Er对Al-7Si-20Cu钎料合金性能的影响,进行了不同wEr对Al-7Si-20Cu合金熔化温度、润湿性能及力学性能的试验研究.结果表明,添加微量Er对Al-Si-Cu钎料合金的熔化温度无显著影响,但显著提高Al-Si-Cu钎料合金对被焊基体铝合金(LF21)的润湿能力,尤其是当wEr为0.05%~0.1%时最为显著.显微组织分析表明,随着wEr的增加,钎料显微组织细化,特别是针状共晶Si的长度逐渐减小.     

SAC/Cu及SAC-Bi-Ni/Cu回流焊界面金属间化合物演变

为了研究微焊点界面金属间化合物的演变行为,以Sn-Ag-Cu(SAC)及Sn-Ag-Cu-BiNi(SAC-Bi Ni)微焊点为研究对象,研究界面金属间化合物在不同工艺参数回流焊过程中的演变行为.借助SEM及深腐蚀技术,系统分析了回流时间、回流温度及冷却速率对界面金属间化合物形貌及晶粒尺寸的影响.实验结果表明:回流温度对界面金属间化合物形貌及演变行为存在显著影响.在较高的回流温度下,界面金属间化合物呈楞面状.在钎料处于液态状态下,界面金属间化合物生长迅速.回流冷却速率对焊点体钎料微观组织影响显著但对界面金属间化合物影响较小.     

Preliminary Investigation of Copper Joints Soldered with Sn58Bi

In recent years, intensive studies have been carried out to find an alternative for Tin (Sn)-Lead (Pb) solder alloys with increasing demand over lower temperature solder alloys in current electronic packaging industry. High temperature operational solder alloys seem to produce drawback to other components on the printed circuit board (PCB). Low melting temperature Sn58Bi substrate as a potential replacement was investigated in this paper based on the melting properties, wettability, and shear strength. The Sn58Bi was soldered at a temperature below 200 ℃ on the Cu substrate, and the shear strength and contact angle were calculated. A peak temperature (melting temperature, TM) of 144.83 ℃ was identified. Single lap joint method was performed at a strain rate of 0.1 mm/min and an average shear strength of 23.4 MPa was found from three samples. The contact angle (wettability) was calculated to study the solder joint behaviour at reflow temperature of 170 ℃. The contact angle of the Sn58Bi was found to be 32.4 ° and considered to be desired value since the angle is less than 50 °. The low temperature soldering provides a preliminary result to allow further application on the real PCB.     

PBGA封装回流焊翘曲变形仿真与验证

回流焊温变过程中,由于不同材料热膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion,CTE）的不匹配,塑料焊球阵列（plastic ball grid array,PBGA）封装会发生翘曲变形现象。本文采用有限元法对PBGA封装的翘曲变形及应力应变进行仿真分析,并用阴影云纹法对翘曲变形的模拟分析结果进行测试验证。结果表明：PBGA封装翘曲值的模拟值与实测值非常接近,分别为35.9 μm和36 μm;模拟回流焊过程中,翘曲值的模拟值与实测值的变化趋势具有一致性。回流焊过程中,PBGA封装的热应力应变最大值都在基板靠近粘接层的位置,该位置是PBGA封装出现热可靠性问题的最大风险点。PBGA封装边角处的翘曲量最大,因而边角处的焊点也最容易出现开路、虚焊等装联缺陷。     

Thermo-mechanical fatigue reliability optimization of PBGA solder joints based on ANN-PSO

Based on a method combined artificial neural network （ANN） with particle swarm optimization （PSO） algorithm, the thermo-mechanical fatigue reliability of plastic ball grid array （PBGA） solder joints was studied. The simulation experiments of accelerated thermal cycling test were performed by ANSYS software. Based on orthogonal array experiments, a back-propagation artificial neural network （BPNN） was used to establish the nonlinear multivariate relationship between thermo-mechanical fatigue reliability and control factors. Then, PSO was applied to obtaining the optimal levels of control factors by using the output of BPNN as the affinity measure. The results show that the control factors, such as print circuit board （PCB） size, PCB thickness, substrate size, substrate thickness, PCB coefficient of thermal expansion （CTE）, substrate CTE, silicon die CTE, and solder joint CTE, have a great influence on thermo-mechanical fatigue reliability of PBGA solder joints. The ratio of signal to noise of ANN-PSO method is 51.77 dB and its error is 33.3% less than that of Taguchi method. Moreover, the running time of ANN-PSO method is only 2% of that of the BPNN. These conclusions are verified by the confirmative experiments.     

时效处理对CuCrSnZn/SnAgCu钎料接头界面及剪切性能影响

为了探讨引线框架铜合金与无铅钎料钎焊接头界面性能,采用扫描电镜及万能材料实验机,分析了引线框架用CuCrSnZn合金与SnAgCu系无铅钎料钎焊接头,在160℃时效不同时间的过程中界面形貌及接头剪切性能的演变过程.结果表明,时效前,钎焊接头界面处形成了一层长针状的Cu6Sn5;不同时间时效处理后,接头界面IMC层厚度有不同程度的增加,Cu6Sn5变长变粗,逐渐离开界面进入钎料内部,靠近铜合金片材基体的一侧会出现极薄的一层Cu3Sn层.无铅钎料钎焊接头时效25h剪切强度可到27.3 MPa,其后逐渐降低.未时效、时效25 h和50 h断裂发生在钎料基体内部,时效至300 h,断裂位置向界面金属间化合物处转移,剪切断口断裂形式逐渐由韧性断裂向脆性断裂转变.     

CSP焊点焊后残余应力分析与预测

该文建立了芯片尺寸封装(CSP)焊点有限元分析模型并对其进行了再流焊焊后残余应力应变分析.以焊点直径、焊点高度、焊盘直径和焊点间距为输入参数,焊后残余应力为输出参数进行了灵敏度分析.选取灵敏度分析结果中对残余应力影响显著的因子作为输入,建立了带动量项神经网络预测模型,对CSP焊点焊后残余应力进行了预测.结果表明,置信度...     

塑封球栅阵列焊点在温度循环下可靠性数值模拟

根据实际封装器件建立了三维有限元分析模型,模拟了PBGA焊点在温度循环载荷下的蠕变应变,比较了95.5Sn-3.8Ag-0.7Cu和63Sn-37Pb两种焊料形成的焊点在温度循环下的蠕变情况,预测了焊点在温度循环下的疲劳寿命,评价了两种焊点在温度循环条件下的可靠性.结果表明,两种焊点相比较,63Sn-37Pb焊点在循环中的蠕变现象更为显著,95.5Sn-3.8Ag- 0.7Cu焊点的疲劳寿命更长,可靠性更高.     

Electrical conductivity changes of bulk tin and Sn-3.0Ag-0.5Cu in bulk and in joints during isothermal aging

The changes of electrical conductivity(resistance) between Sn-3.0Ag-0.5Cu solder joints and printed circuit board(PCB) assembly during aging at 125℃were investigated by the four-point probe technique.The microstructural characterizations of interfacial layers between the solder matrix and the substrate were examined by optical microscopy and scanning electronic microscopy.Different types of specimens were designed to consider several factors.The experimental results indicate that electrical conductivitie...     

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.