混合进行的合金焊接

在2005年，我曾谈到向后兼容的混合合金（SnPb和无铅）回熔焊接问题，重点是球栅阵列（BGA）。我那时说，对于同一个电路板装配线（PCBA），SnPb合金和无铅合金会有一段共存的过渡时期。我不希望出现这种情况，但是，我想这是无法避免的。在多数情况下，使用SnPb焊料来焊接无铅组件不会导致焊接或者可靠性的问题。大多数的无铅表面的处理，能够与SnPb焊料向后兼容——但是，SnPb焊料和无铅BGA是例外，这种组合存在风险。[第一段]     

对Cu焊区的倒装芯片凸点下金属化系统的研究

本文研究了采用化学镀铜（E-Cu）和化学镀镍（E-Ni)方法制作的Cu焊区上倒装芯片焊料凸点用的UBM材料系统，还研究了UBM与Sn-36Pb-2Ag焊料之间的界面反应对焊料凸点连接可靠性的影响，以优化Cu焊区上倒装芯片用的UBM材料。对于E-CuUBM来说，在焊料/E-Cu界面上形成贝壳状的Cu6Sn5金属互化物（IMC），在较小的载荷下沿这个界面发生凸点断裂。与此相反，在E-Nie-Cu UBM的情况下，E-Ni成为一个好的扩散阻挡层。E-Ni有效地限制了IMC在该界面上的生长，而多边形形状的Ni3Sn4IMC产生比E-CuUBM高的附着强度。因此，化学镀沉积的UBM系统被成功地证明可作为低成本的Cu焊区上UBM方法。发现E-NiE-CuUBM材料是比E-Cu UBM更好的Cu焊区上倒装芯片焊料互连的材料。     

红外探测器窗口异种材料焊接残余应力和变形分析

平行平板光学零件焊接变形产生弥散斑影响会聚光束成像质量。用有限元法分析红外探测器窗口异种材料焊接界面的应力分布,根据Suhir双材料界面的弯矩平衡微分方程计算窗口弯矩分布,研究焊料厚度、不同焊料和被焊材料热膨胀失配对窗口变形的影响。在正交试验优化焊接工艺过程中,用激光干涉法检测窗口变形,检测结果表明窗片顶面的仿真计算变形曲面与实测轮廓曲面一致。材料热失配和钎焊料弹塑性是引起窗口变形的主要原因。     

微波功率器件中AuGe合金焊接界面特征

在微观尺度上,焊点的可靠性取决于焊料同焊盘之间界面反应生成的界面金属间化合物(IMC)的结构。通过金锗合金焊点的界面反应及微观结构随环境的变化表征了焊点的可靠性,研究了AuGe合金焊料与不同金层厚度的Ni/Au焊盘共晶焊接后其界面特征,同时总结了AuGe合金焊料在Cu和Ni等常见焊盘上的焊接润湿性及其焊接界面特征。切片分析结果显示,在共晶焊接后,厚金样品焊接界面冷却时焊料层析出富Au相形成不规则焊接结合层,Au层厚度减薄50%～60%;薄金样品的Au层全部消失,并在界面处形成很薄的一层富Ni的NiGe化合物。实验结果显示,厚Au层样品未出现Ni向焊接层扩散的现象和NiGe化合物的生成,厚Au层起到了阻挡层作用;薄金样品时,Ni通过互扩散缓慢与Ge形成NiGe化合物,在长期使用中焊接层会通过元素扩散等形式演变,使整个焊接层转变为含氧化层、富P层、NiGe层和AuCuGe合金层等多层结构的IMC,降低了焊点强度,严重影响焊接层可靠性。这说明IMC在焊接过程中主要以界面化学反应方式形成,服役过程中主要以元素扩散方式演变。     

电子组件的波峰焊接工艺

本主要论述了在电子组装过程中应用的波峰焊接工艺对表面组装技术（ＳＭＴ）整体质量的影响。为确保电子元器件的焊接质量,必须控制焊接前和焊接中的每一工艺步骤,克服焊接中常见的缺陷,其中涉及到参数设置、焊料成份、时间／温度、焊料量及传送速度等的控制。     

电子组装无铅化过渡的问题及对策

2 元器件引线（端头）的无铅化 元器件引线（端头）的无铅化就是将其引线原来使用的Sn／Pb焊料等可焊涂复层,用无铅焊料或其它可焊层替代。从技术角度考虑,对元器件引线（可焊端头）,根据引线的芯线构造的不同,可采用合金电镀法或热浸镀法进行无铅化的表面处理,实现无铅化焊接。对元器件引线（可焊端头）镀层的要求是：无铅,抗氧化,耐高温（260℃）,与无铅焊料生成良好的界面合金层。     

什么是波峰焊接技术？

波峰焊是将熔融的液态焊料,借助与泵的作用,在焊料槽液面形成特定形状的焊料波,插装了元器件的PCB置与传送链上,经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程。     

Ti_3Al/GH4169异种材料激光焊接头的组织及性能

以金属粉末为焊料,研究了Ti_3Al基合金与GH4169高温合金异种材料之间的激光焊接,分析了接头各区域的微观组织,并测试了接头截面不同区域的显微硬度以及接头的室温拉伸强度。研究结果表明,当焊料为单一的Ti-Ni-Nb粉末时,接头的平均室温抗拉强度为129MPa,焊料与两种母材的界面均没有生成反应层,焊缝的成分主要为Ti-Ni-Nb相、Nb-Ti固溶体及析出的Nb,焊缝与母材界面的显微硬度高于焊缝中心及母材的;当焊料为TiNb/Ti-Ni-Nb/Ni-Cu三种粉末的复合焊料时,接头的抗拉强度增大至180 MPa,接头中主要元素的含量随焊料成分的不同沿焊缝逐渐发生变化,Ti_3Al/Ti-Nb界面具有较高的显微硬度,Ti-Nb区和Ti-Ni-Nb区的硬度值高于NiCu区的。     

不同金属黏附层对无铅焊料SAC305剪切强度的影响

<正>无铅焊料是不含铅或含铅量极少的一种焊料的统称,以Sn为主要的组成成分,向其中加入Ag,Cu等金属元素。在无铅材料中,Sn-Ag-Cu无铅焊料是公认的最优秀的无铅焊料,无铅焊料中铅元素的质量分数极低,基本在0.02%-0.1%之间共晶Sn-Ag-Cu系无铅焊料在凝固过程中产生粗大的Ag_3Sn、Cu_6Sn_5金属间化合物(IMC)。由于在金属间化合物生长的过程中,界面附近的原子会发生穿过界面的互扩散,而不同原子扩散速度不同,     

软焊接与硬焊接的合理运用

焊接就是使用金属合金（焊锡）将两块或多块金属连接在一起的过程,其中焊料的熔化温度要比被焊金属的低。焊接温度低于450℃的称为软焊接,通常用于名贵珠宝首饰焊接的硬焊接（硬奸焊）温度超过450℃。硬焊接用于焊接银、金、钢和铜等金属,其焊接点比软焊接牢固得多,其剪应力比软焊接坚固20—30倍。     

Sn-Ag-Cu焊点IMC生长规律及可靠性研究

Sn-Ag-Cu焊料目前是最有希望替代Pb-Sn合金的焊料.在回流焊过程和电子产品服役过程中,Sn-Ag-Cu焊料与基体金属间形成的金属间化合物(IMC)及其演变是影响焊点可靠性的主要因素之一.本文针对Sn-Ag-Cu焊料与Cu和Au/Ni/Cu界面形成的IMC,分析其回流和时效过程中IMC的变化规律.     

表面组装板的其他焊接方法

（3）烙铁头使用寿命缩短 烙铁头一般采用导热性好的铜或铜合金，为防止焊接中的高温氧化及被焊料的侵蚀，烙铁头部都施于镀Fe或Ni，但焊接中会因为侵蚀速度不同，烙铁头会同样受到损伤。     

无铅焊接的隐忧（上）

一、无铅与有铅的优劣对比 1．1各种无铅焊料中以SAC305（Sn96.5％、Ag3％、Cu0.5％）为主流，其液化熔点（Liquidus m．P．）约在217℃-221℃）之间，比现行Sn63／Pb37之共熔合金（Eutectic Composition）至少高出34℃：以Reflow为例其平均操作时间约延长20秒，致使热量（Thrtmal Mass）大增，对元件与电路板影响极大。     

Pb/Sn/Ag焊料-Pd/Ag导体微观形貌随温度的演变

研究了不同高温存储过程对Pb/Sn/Ag焊料-Pd/Ag导体微观界面的影响.通过光学显微镜观察焊料-导体系统的微观形貌随高温过程的演变,借助扫描电子显微镜进行微观界面元素分析,获得Pb/Sn/Ag焊料-Pd/Ag导体间的元素扩散状态.同时探讨了不同温度条件下存储时间与扩散层厚度的关系.研究表明:在高温作用下,焊料和导体...     

Ti/Ag/Cu活性焊料的封接特性

Ti／Ag／Cu活性焊料法广泛应用于陶瓷与金属的焊接中，但该焊料在陶瓷表面的浸润性较差，在金属表面易发生偏析的现象。本文对该焊料的流散特性进行了讨论，对陶瓷与金属的封接界面进行了分析，对封接机理进行了讨论，结果表明在封接界面生成Ti的氧化物主要是TiO2。     

微量Ni,Ge元素改善Sn-0.7Cu无铅合金焊料性能的机理研究

本文简单概述了Sn-Cu系无铅钎料的国内外研究现状。在无铅焊料互连结构中,反应界面化合物层（IMC）的形貌及厚度是决定焊点可靠性的一个重要因素。本文通过研究Sn-0.7Cu共晶焊料中添加Ni微量元素对Sn-0.7Cu与Cu界面反应的影响。结果表明:对于Sn-0.7Cu/Cu界面,液态反应初始生成相为Cu₆Sn₅,在随后的5次回流焊之后形成新的Cu₃Sn相,IMC厚度快速增长从而严重影响焊接的可靠性;添加Ni元素的Sn-0.7Cu/Cu界面初生相为（Cu,Ni）₆Sn₅,但在回流焊和热老化试验之后,Ni的添加延缓了IMC的增长,IMC的生长受到抑制,且界面无其它相生成。再者,初步探讨了Ge元素的添加对该体系焊料抗氧化性能的影响。     

Sn3.8Ag0.7Cu和Sn37Pb焊点界面显微结构研究

利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）研究了Sn3.8Ag0.7Cu（Sn37Pb）/Cu焊点在时效过程中的界面金属间化合物（IMC）形貌和成份。结果表明：150℃高温时效50、100、200、500h后,Sn3.8Ag0.7Cu（Sn37Pb）/Cu焊点界面IMC尺寸和厚度增加明显,IMC颗粒间的沟槽越来越小。50h时效后界面出现双层IMC结构,靠近焊料的上层为Cu6Sn5,邻近基板的下层为Cu3Sn。之后利用透射电镜观察了Sn37Pb/Ni和Sn3.8Ag0.7Cu/Ni样品焊点界面,结果显示,焊点界面清晰,IMC晶粒明显。     

添加Sn-Ag对Sn-Bi焊接特性的改善

研究了ｘ４２Ｓｎ５８Ｂｉ－（１－ｘ）９６．５Ｓｎ３．５Ａｇ系中不同组成的焊料。研究表明在４２Ｓｎ５８Ｂｉ（简称ＳＢ）焊料中添加适量的９６．５Ｓｎ３．５Ａｇ（简称ＳＡ）,能改善焊点的焊接温度。通过对焊点切向拉力的测试分析,发现适量的ＳＡ能提高焊点的强度,并在高低温分别为＋１２５℃和－４０℃下进行热冲击１０００次后,其强度减小程度远小于纯的ＳＢ焊料焊点。表明其焊点的机械及疲劳性能都得到了提高。通过透射Ｘ射线及扫描电子显微镜（ＳＥＭ）分析,发现Ｓｎ－Ａｇ的添加可以减少焊点中孔洞的出现。     

无铅焊接的板级可靠性

无铅化运动已经占据全球电子封装及电子装联的中心舞台。铅对人体健康有害的观点已经被广泛地报道，这也成为日本、美国、欧洲在电子产品中禁止使用铅焊料的理由之一，三个主导正在进行在电子装联中禁止使用含铅焊料的工作。日本政府已经通过禁止使用铅的法律，日本几个主要电子制造商已经建立这方面的路标规范并已经宣布到2003年底时不再使用含铅焊料。欧盟第6次会议已经通过决议草案，要求WEEE2006年1月1日后禁止使用含铅电子产品。在北美，IPC正在收集所有候选的无铅焊料并准备选出一种能够成功应用的焊料合金。IPCJ-STD-006测试方法将被用来检测焊料中铅含量的等级(自章1)，建议无铅焊料中的铅含量重量比小于0.1％。无铅焊料的选择基于欧洲理想(Ideal)项目(章2)的研究结果和使无铅焊料能够得以成功应用的进一步要求(无铅、低熔点、在预定工作温度下长期运行具有高的抗疲劳特性)。测试了SnAgCu焊料(焊膏)的润湿性、延展性、溶解性、回流焊曲线的优化、与传统锡铅焊膏相比较外观及内部缺陷、比较器件和PCB表面应用传统镀层与无铅镀层的影响、IMc的形成和已经影响到了全世界的供应商和制造商，他们必须找到相应的解决方法。在本中，将讨论良好的环境下焊料与元件不同焊端镀层及PCB表面镀层之间的影响，研究与现有工艺参数的相容性，并与传统焊料比较板级可疲劳特性。绿色装配的挑战之一就是选择和分析新焊料的可制造性(包括焊料和焊膏)、成本、可得到性、同传统焊料合金比较可靠性。     

无铅焊接焊料合金的特性分析和热机性能研究

电子封装与组装是电子产业的重要支柱之一,而今绿色制造己成为普世的价值和标准。在绿色电子封装与组装产业中,无铅焊与其相关可靠性占有着最关键的地位。对于无铅焊接的实行,材料选择主要是含有Sn的焊料。当前,Sn-Ag-Cu（SAC）合金被认为是无铅标准合金中最多使用的系列之一。然而,各地区之间对无铅焊料的选择仍存在诸多分歧,不同公司会选择不同配比的SAC焊料系列。