氮气保护在无铅化电子组装中的应用

无铅钎料的高熔点、差润湿性给SMT传统的焊接工艺带来了很大冲击,并且对焊点质量也产生了很大的影响。为了防止氧化,改善钎料与焊盘、元件引脚之间的润湿性,提高产品合格率,目前在电子纽装中普遍采用氮气保护。针对几种常用无铅钎料进行了氮气气氛中润湿性和焊点组织的分析,并初步研究了氮气保护对焊点质量和氧化渣的影响。结果表明：氮气保护可以改善无铅钎料润湿性,细化焊点组织,减少氧化渣量,而且对焊点外观和成品率也有一定的影响。     

Sn-Cu-Ni系无铅钎料的研究现状

综合分析了Sn-Cu-Ni系无铅钎料的国内外研究现状,概述了Sn-Cu-Ni系无铅钎料的润湿性、微观组织、界面反应、力学性能、焊点可靠性、物理性能等性能特点。从钎焊工艺、添加微量元素等方面阐述了Sn-Cu-Ni系钎料各项性能的影响因素,并对Sn-Cu-Ni系钎料的应用前景和研究方向进行了展望。     

冷却速率对无铅钎料和焊点质量影响

阐述了再流焊冷却速率对无铅钎料和焊点质量的影响的研究现状.已有的研究结果表明:冷却速率对于无铅钎料的微观组织、拉伸性能、金属间化合物的形态和尺寸以及焊点中的凝固缺陷等都有显著的影响.选择合适的冷却速率可以提高焊点质量.     

磁头无铅微焊点液滴飞溅和失效性分析

磁头无铅微焊点可靠性分析主要包括焊点前期液滴飞溅的防护和后期焊点失效性分析,在实际生产中,应用钎料球喷射连接技术时,钎料液滴飞溅时有发生,本文融合激光加热和氮气压力技术,建立了一种新的用于计算磁头内置DFH控制元件连接钎料液滴冲击速度的双液滴模型,同时,采用正交试验法对比了不同激光加热参数和氮气压力条件下磁头内置DFH控制元件连接钎料液滴飞溅的情况,并进一步融合可控扫描式磁场和偏置两种方法,研究了磁头微焊点的失效情况.试验结果表明:下落前,激光脉冲能量是决定液滴温度的主要因素;下落后,对钎料液滴温度影响最大的是钎料液滴的初始温度.磁头无铅微焊点失效是焊点液滴飞溅和金属间化合物共同作用的结果.     

氮气保护对无铅再流焊焊点外观质量的影响

由于无铅钎料润湿性较差,在实际生产中普遍采用氮气保护。通过新制定的氮气保护无铅再流焊工艺,对焊点外观质量进行了统计分析。其结果显示氮气保护可以减少元件偏移和桥连等缺陷,对竖碑、焊球和锡珠等缺陷也有一定影响。     

三种典型Sn-Ag-Cu无铅钎料的组织和性能研究

对比研究了三种典型标称成分的Sn-Ag-Cu钎料(即日本JEIDA推荐的Sn-3.0Ag-0.5Cu、欧盟IDEALS推荐的Sn-3.8Ag-0.7Cu和美国NEMI推荐的Sn-3.9Ag-0.6Cu)的显微组织特征、熔化特性、润湿性以及钎焊接头微焊点的力学性能等。结果表明,三种钎料的组织和性能非常接近。然而从性价比等方面综合考虑,Sn-3.0Ag-0.5Cu为三种钎料中最具优势的替代传统Sn-Pb钎料(共晶和近共晶钎料)的无铅合金。     

稀土元素对无铅钎料微观结构及性能的影响

添加适量的稀土元素可以有效提高无铅钎料(如SnAgCu,SnZn)的性能,尤其是添加稀土的SnAgCu钎料的蠕变断裂寿命是未添加时的7倍.针对添加微量稀土元素对无铅钎料润湿性、力学性能、蠕变性能以及电迁移行为的影响,特别是对钎料微观结构的变化规律进行了综述,并指出了新型钎料的应用及发展前景.     

Sn58Bi-xW复合钎料焊点微观组织及性能的研究

采用SEM、EDX等手段,研究了Sn58Bi-x W钎料润湿性能、组织形貌及焊点接头力学性能。结果表明:适量W颗粒可以提高Sn58Bi润湿性,随着W颗粒含量的增加,钎料的润湿性呈现先上升后下降的趋势,W质量分数为0.05%时润湿性最好,其铺展面积为132.73 mm~2。W颗粒可以有效细化Sn58Bi钎料合金的微观组织,减小焊点界面IMC厚度,当W添加量为质量分数0.1%,Sn-58B钎料的微观组织最为细小,界面IMC的厚度为0.71μm,焊点的抗拉强度最高,达101.6 MPa。     

Sn-Zn无铅钎料合金化改性研究

各国立法限制或禁止Pb的使用极大地促进了无铅钎料的研究和应用.Sn-zn钎料作为一种很有潜力的钎料,引起了研究人员的广泛兴趣,成为了无铅钎料的研究热点.加入合金元素能显著改善Sn-Zn钎料的性能.本文阐述了加入Ag、Cu、Zn、Bi、Re、Al等金属对Sn-Zn钎料的熔点、润湿性、力学性能、抗氧化腐蚀以及接头的金属间化合物(IMC)方面的影响.最后简单阐述了Sn-zn钎料的应用现状和未来的改进方向.     

无铅回流焊冷却速率研究应用现状

阐述了冷却速率对无铅再流焊质量影响的研究现状,总结了冷速对无铅钎料以及SMT 焊点可靠性的影响。研究现状表明快速冷却有助于减少焊接缺陷,提高焊点可靠性。     

Sn-9Zn/Cu焊点的结合强度与抗蠕变性能

基于前期进行的锡锌合金无铅钎料新型助焊剂研究,实验考查了其中二氯化锡活化剂含量水平对Sn-9Zn/Cu焊点剪切强度和常温抗剪切蠕变性能的影响.结果表明:就上述焊点强度而言,二氯化锡含量的影响与它对润湿性的影响[5]不尽一致,存在一个最佳的质量分数5%,超过该含量后尽管润湿性还继续提高,上述强度值却均会下降.在二氯化锡质量分数为5%时制得的焊点在剪切实验中呈良好韧性断裂模式.实验还显示:焊剂中较高的松香浓度明显有益于焊点的抗剪切蠕变强度,而对瞬时剪切强度影响不大.     

无铅焊接工艺中常见缺陷及防止措施

无铅化电子组装中,由于原材料的变化带来一系列工艺的变化,随之产生许多新的焊接缺陷.针对表面裂纹、表面发暗及二次回流等缺陷进行了机理分析,并给出了相应的解决措施.     

稀土改性的Sn-58Bi低温无铅钎料

研究了微量稀土对Sn-58Bi低温钎料的改性作用.试验添加质量分数为0.1 ?组混合稀土的无铅材料,并对比Sn-58Bi和Sn-58Bi0.5Ag合金.观察了钎料显微组织的变化并做了定量分析,采用DSC测试了钎料的熔化温度,同时测量了钎料的润湿性能、接头强度与硬度.结果表明,微量稀土添加细化了Sn-58Bi钎料合金的显微组织,对钎料的熔化温度几乎没有影响,能显著改善Sn-58Bi钎料的润湿性能和接头剪切强度,而且改善的程度优于添加微量Ag对Sn-58Bi钎料的作用.     

电子组装材料润湿性评价的润湿平衡测试法

电子组装材料的润湿性对于形成良好的焊点质量至关重要,实际生产中要求对组装材料进行润湿性评估。采用润湿平衡测试法对氮气保护下的焊料及焊膏润湿性进行了测试,并阐述了此方法的工作原理、测试过程、评估标准及适用范围,为电子组装材料技术性采购提供了一种评估润湿性的有效方法。     

BiAgSbCu系高温无铅钎料制备及焊接性能研究

研制开发熔点在260 ℃以上的高温无铅钎料来代替传统的高铅钎料运用于电子封装一直是钎焊领域的一大难题。熔点约为272 ℃的Bi-2.6 Ag-5 Sb钎料合金因润湿性和焊接可靠性不良在运用上受到限制。文中通过在Bi-2.6 Ag-5 Sb钎料合金中添加微量元素Cu来改善B-i2.6 Ag-5 Sb合金的润湿性及焊接可靠性。研究结果表明,Cu含量对BiAgSbCu系钎料合金熔点影响较小,当Cu含量为2 %时,润湿性及焊接可靠性最佳。     

Development of SnAg-based lead free solders in electronics packaging

Lead free solder alloys for electronic assembly is being driven by environmental and health concerns regarding toxicity of lead and, more importantly, by the perceived economic advantage of marketing “green” products. Of the currently available lead free solders, SnAg has the greatest potential. In this solder, the Ag₃Sn compound is distributed in a eutectic network throughout the β-Sn matrix and these results represent mechanical strength. In order to further improve the microstructures and properties of SnAg-based alloys, alloying elements such as rare earth, Zn, In, P, Cu, Ni and particles such as ZrO₂, POSS are selected to meet the requirement of high reliability of high-density electronics devices. For SnAg solder bearing rare earth (Ce and La), the creep-rupture life of solder joints can be remarkably increased up to four times more than that of the original SnAg solder joints at room temperature, meanwhile, rare earths can dramatically reduce the thickness of IMCs layer at solder/pad interfaces and also refine the microstructure of the alloy which results in the enhancement of mechanical properties of the SnAg solder. Moreover, the addition of ZrO₂ nanoparticles significantly refined the size of Ag₃Sn due to the adsorption effect of the ZrO₂ nanoparticles. This paper summarizes the effects of alloying elements and particles on the wettability, mechanical properties, creep behavior, microstructures, etc. of SnAg-based lead free solder alloys.     

Characterization of chip scale packaging materials

The mechanical stability of Chip Scale Packages (CSP) used in surface mount technology is of primary concern. The dominant issues are package warpage and solder fatigue in solder joints under cyclic loads. To address these issues, molding compound and die attach film were characterized with finite element method which employed a viscoelastic and viscoplastic constitutive model. The model was verified with experiments on package warpage, PCB warpage and solder joint reliability. After the correlation was observed, the effect of molding compound and die attach film on package warpage and solder joint reliability was investigated. It was found that package warpage tremendously affected solder joint reliability. Furthermore, a die attach film was developed based on results of the modeling. CSP with the developed die attach film are robust and capable of withstanding the thermal stresses, humidity and high temperatures encountered in typical package assembly and die attach processes. Also, a lead free solder is discussed based on the results of creep testing. This paper presents the viscoelastic and viscoplastic constitutive model and its verification, the optimum material properties, the experimental and simulated reliability and performance results of the u*BGA packages, and the lead free solder creep.     

板级结构参数对CSP器件焊点可靠性的影响

研究了几何因素和基板材料对无铅焊点可靠性的影响，建立了CSP封装元件的有限元模型。进行了温度循环测试，分析了焊点的应力应变情况。结果表明：基板厚度，焊点高度与焊盘直径的变化对焊点寿命有着不同的影响趋势。同时比较了FR4，Al2O3，PI材料基板与无铅焊点互连的情况，最终得出PI基板是最有利于封装器件使用的基板材料。但是由于其加工成本较高等方面的原因一般只用于高可靠性要求的军事产品领域。