无铅软钎料合金的最新进展

文章从环境的污染角度论述了开发无铅钎料的重要性以及国外开发现状;指出了开发无铅钎料应注意的问题,重点介绍了日本、美国等近年来试制新型无铅钎料的进展情况。     

无铅软钎料的开发

文章从环境保护角度论述了开发无铅软钎料的重要性及国外的开发现状,重点介绍了近年来新型无铅软钎料的进展情况,分析了存在的问题,指出了开发无铅软件钎料应注意的问题。     

不同钎剂对Sn-Zn系无铅钎料润湿特性的影响

采用润湿平衡法研究了在znC12一NH4C1、中等活性松香(RMA)和免清洗三种不同钎剂作用下,Sn-Zn无铅钎料在Cu基板上的润湿特点.结果表明,使用ZnC12-NH4C1钎剂时,Sn-Zn钎料具有良好的润湿性能;研究了不同钎剂下,Sn-9Zn钎料在Cu基板上的铺展情况,并分析比较了焊点界面金属间化合物层的特征.Sn-Zn钎料与Cu基板界面形成的金属间化合物在靠近Cu基板一侧较为平坦,而在钎料一侧呈扇贝状,而且,不同钎剂能影响钎料在Cu基板上的润湿、铺展性能,界面金属间化合物特征及焊点外观;Sn-Zn钎料表面存在大量ZnO,去除钎料表面ZnO是开发针对Sn-Zn系无铅钎料专用钎剂的关键.     

SnAgCu无铅钎料焊点结晶裂纹

针对印刷电路板(PCB)上无铅钎料SnAgCu微小焊点的结晶裂纹,利用设计的试件重现无铅钎料钎焊过程中产生的结晶裂纹,对无铅钎料结晶裂纹进行模拟,同时研究了微量元素的添加对SnAgCu合金焊点结晶裂纹形成的影响。结果表明,在尺寸很小的焊点上仍然存在明显的结晶裂纹。用焊点结晶裂纹的总长度定量地评价无铅钎料结晶裂纹的敏感倾向,添加Ni和Ce元素能够降低无铅钎料结晶裂纹的形成,而P元素的添加却加剧了结晶裂纹的形成,明显增加了焊点处的结晶裂纹。     

Sn-Zn-Bi无铅钎料的研究现状

综合介绍了国内外对Sn-Zn-Bi钎料的研究现状,阐述了Sn-Zn-Bi系钎料的熔化特性、润湿性能、力学性能等,总结出对Sn-Zn-Bi系钎料的改善措施。由于Bi元素的添加,Sn-Zn-Bi钎料会有较低的熔点、较高的抗拉强度,并且润湿性能略有提高,但造成熔化温度区间的提高以及塑性的降低,同时可能会出现焊点剥离现象等造成焊接性降低。因此,可以选择添加第四组元或者选取适当的冷却速度改善上述缺点。     

温度与镀层对Sn-Ag-Cu无铅钎料润湿性的影响

采用润湿平衡法测试了Sn-Ag-cu无铅钎料在两种试验温度下和三种基体上的润湿时间和润湿力,研究了钎焊温度对Sn-Ag-Cu无铅钎料在不同基体上润湿性能的影响。研究结果表明,温度升高显著提高无铅钎料对基体的润湿能力,在260℃时,Sn-Ag-Cu无铅钎料的润湿时间已接近Sn-Pb的润湿时间,润湿力大于Sn-Pb钎料的润湿力;Sn-Ag-Cu钎料在Ni／Au、SnBi镀层上的润湿时间明显小于在无镀层基体上的润湿时间,且Sn-Ag-Cu钎料在三种基体上的润湿时间分别较在235℃时下降了34％～67％。     

稀土Ce元素对Sn-Zn-Bi-Ag-Al无铅钎料性能的影响

为了改善Sn-9Zn-4Bi-0.5Ag-0.05Al无铅钎料的综合性能,文中通过添加稀土元素Ce,研究了Ce元素对无铅钎料的润湿性能、抗剪强度以及熔点的影响.结果表明,稀土Ce元素的加入明显改善了钎料的润湿性能.当Ce的添加量为0.05wt%时,润湿性能最佳,钎焊接头的抗剪切强度也有明显提高,但随着稀土Ce元素的加入...     

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。     

热循环加载条件下PBGA叠层无铅焊点可靠性分析

建立了塑料球栅阵列(plastic ball grid array,PBGA)器件叠层焊点应力应变有限元分析模型,基于该模型对叠层无铅焊点在热循环载荷条件下的应力应变分布进行了分析,计算其热疲劳寿命,分析焊点材料、焊点高度和焊点最大径向尺寸对叠层焊点热疲劳寿命的影响.结果表明,与单层焊点相比,焊点叠加方式能有效提高焊点热疲劳寿命;采用有铅焊料Sn62Pb36Ag2和Sn63Pb37的叠层焊点比采用无铅焊料Sn-3.5Ag和SAC305的叠层焊点热疲劳寿命高;叠层焊点的高度由0.50 mm增加到0.80 mm时,焊点的热疲劳寿命随其高度的增加而增加;叠层焊点的最大径向尺寸由0.30 mm增加到0.45 mm时,焊点的热疲劳寿命随焊点的最大径向尺寸增加而减小.     

考虑IMC影响的PBGA无铅焊点温度循环有限元数值模拟

采用ANSYS统一Anand粘塑性本构方程描述SnAgCu焊点非弹性形变.对考虑IMC的PBGA焊点与不考虑IMC的PBGA焊点在温度循环载荷作用下的应力应变响应进行分析比较.结果表明,远离中心位置的外侧焊点承受更大的应力应变;在温度循环加载过程中IMC层积累了较大的应力;由于IMC层的硬脆性材料特性,应力不会通过塑性形变释放,使焊料在高应力IMC界面发生较大的塑性形变;IMC焊点高应力集中区的应力应变迟滞回线所代表的应变能高于不考虑IMC的焊点,导致其热疲劳寿命远低于不考虑IMC的焊点,与实际温度循环试验结果更为接近.     

FCBGA器件SnAgCu焊点的热冲击可靠性分析

采用有限元法和Garofalo-Arrheninus稳态本构方程,在热冲击条件下对倒装芯片球栅阵列封装（FCBGA）器件SnAgCu焊点的可靠性进行分析. 结果表明,Sn3.9Ag0.6Cu焊点的可靠性相对较高. 通过分析SnAgCu焊点的力学本构行为,发现焊点应力的最大值出现在焊点与芯片接触的阵列拐角处. 随着时间的推移,SnAgCu焊点的应力呈周期性变化. Sn3.9Ag0.6Cu的焊点应力和蠕变最小,Sn3.8Ag0.7Cu焊点应力和蠕变次之,Sn3.0Ag0.5Cu焊点应力和蠕变最大,与实际的FCBGA器件试验结果一致. 基于蠕变应变疲劳寿命预测方程预测三种SnAgCu焊点的疲劳寿命,发现Sn3.9Ag0.6Cu焊点的疲劳寿命比Sn3.0Ag0.5Cu和Sn3.8Ag0.7Cu焊点的疲劳寿命高.     

无铅钎焊材料的研究

介绍了无铅钎料开发和应用上存在的一些问题和基本要求,通过分析国内外Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-In几大合金系无铅钎料的合金元素、微观组织、润湿性、熔点、腐蚀行为等方面,逐一阐述了近几年来无铅钎料的研究动态和发展趋势,以期为今后无铅钎料开发和应用提供一些有益指导.     

微电子封装无铅钎焊的可靠性研究

微电子封装材料的无铅化就是目前微电子封装技术的发展方向之一,微电子封装材料的无铅化对产品的质量可靠性带来的影响与有铅钎料封装时代不同,所以对此影响进行研究,并据此选择产品生产过程中合适的无铅钎料,制定适当的生产工艺评估标准来提高产品的可靠性有着较大的现实意义。阐述了微电子封装采用无铅钎料的必要性,概述了无铅钎料的研究现状,并着重分析讨论了微电子封装无铅钎焊的可靠性问题。     

复配表面活性剂对无铅助焊剂润湿性能影响的研究

助焊剂中的表面活性剂对于降低熔融无铅钎料的表面张力,增加无铅钎料对母材的润湿性具有重要作用.根据表面活性剂的HLB值和分子量,选取了四种不同类型的表面活性剂.以无水乙醇作溶剂,有机酸作活性剂,加入所选表面活性剂,并添加成膜剂、缓蚀剂等其他成分,配制成助焊剂,用于研究表面活性剂对无铅钎料润湿性能的影响.润湿力测试及铺展实...     

氧化对含稀土无铅钎料表面锡须生长的影响

通过环境试验(室温、湿热和"无氧"试验)和扫描电镜组织分析对比研究了相同时效时间(30天)、三种不同氧化条件下锡须在Sn-Zn-Ga-Pr无铅钎料表面的生长行为.发现在室温环境下,锡须呈典型的针状生长;在湿热条件下,锡须呈丘状生长;而在氮气氛围的近似无氧条件下仅发现有少量锡粒在稀土相PrSn3表面产生.基于稀土相氧化驱动锡须生长理论,分析认为三种环境条件下锡须生长行为的不同是由于稀土相氧化程度不同造成的.湿热条件下稀土相快速氧化和腐蚀,从而比在室温和"无氧"条件下产生更多的压应力和活性Sn原子,为丘状锡须的生长提供了条件;而在氮气氛围下,稀土相氧化非常缓慢,驱动力和锡源都较少,因而只有少量短锡须和锡粒生长.     

稀土元素Ce对锡银铜无铅钎料显微组织的影响

研究了不同含量的稀土Ce对Sn-3．8Ag-0．7Cu无铅钎料的显微组织的影响，结果表明，微量稀土Ce的加入可以细化组织，抑制金属间化合物的生长。稀土Ce含量为0．03％（质量分数）时，组织均匀、细小，钎料润湿性能好，钎缝力学性能佳。当Ce含量为0．03％（质量分数）时，无铅钎料组织中开始出现黑色的富Ce相，并随Ce量的增加而增多。对显微组织的分析和理论计算表明，含稀土Ce锡银铜无铅钎料组织中的黑色的富Ce相为Ce与Sn的化合物。     

Ag,Al,Ga对Sn-9Zn无铅钎料润湿性能的影响

采用润湿平衡法测试了Sn-9Zn-X(X为Ag,Al,Ga)无铅钎料分别配合ZnCl2-NH4Cl钎剂和免清洗助焊剂,在空气和氮气保护的两种条件下的润湿性能,分析研究了合金元素Ag,Al,Ga的添加量对Sn-9Zn-X无铅钎料润湿性的影响规律.结果表明,合金元素Ag,Al,Ga在Sn-9Zn中的最佳添加量(质量分数)分别为0.3%,0.005%～0.02%,0.5%.采用氮气保护可以显著改善Sn-9Zn-X无铅钎料的润湿性,而Sn-9Zn-X无铅钎料配合ZnCl2-NH4Cl钎剂时具有较好的润湿性,甚至优于Sn-3.5Ag-0.5Cu在相同条件下的润湿性.这一研究结果表明,通过研发适合于Sn-Zn系无铅钎料的高性能助焊剂,从而改善Sn-Zn系钎料的润湿性能是完全可行的.