电子封装软钎焊焊点形态预测技术研究现状

概述了近年来国内外电子封装软钎焊焊点形态预测研究工作的进展及尚未解决的问题,供有关人员参照.     

SMT激光软钎焊焊点质量实时检测系统的研究

本文通过对ＳＭＴ激光软钎焊焊接接头形成过程的分析，研制出焊点质量实时检测系统，系统同样实用于ＳＭＴ焊点焊后质量检测。     

SMT焊点元件与基板间隙的预测及其对焊点三维形态的影响

基于能量最小原理，采用三维有限元方法，考究了片式元件与基板的间隙对ＳＭＴ焊点三维开矿的影响，利用焊点系统的能量数据，分析元件与基板的间隙。研究表明，元件与基板的间隙对焊点三维形态有重要影响，元件与基板的间隙随焊点钎料量的增加和焊盘伸出长度匠减小而增加，提出了间隙与钎料量，焊盘伸出长度关系的回归模型。     

倒装焊中复合SnPb焊点形态模拟

本文给出了倒装焊(flip-chip)焊点形态的能量控制方程,采用Surface Evolver软件模拟了倒装焊复合SnPb焊点(高Pb焊料凸点,共晶SnPb焊料焊点)的三维形态.利用焊点形态模拟的数据,分析了芯片和基板之间SnPb焊点的高度与焊点设计和焊接工艺参数的关系.研究表明:共晶SnPb焊料量存在临界值,当共晶SnPb焊料量小于临界值时,焊点的高度等于芯片上高Pb焊料凸点的半径值;当共晶SnPb焊料量大于临界值时,焊点的高度随共晶SnPb焊料量的增加而增加.另外,采用无量纲的形式给出了焊点高度与共晶焊料量、焊盘尺寸、芯片凸点的尺寸,芯片重量之间的关系模型,研究结果对倒装焊焊点形态的控制、工艺参数的优化和提高焊点可靠性具有指导意义.     

SMT激光微软钎焊焊点质量红外传感的计算机模拟

研制出ＳＭＴ激光微软钎焊焊点质量红外检测系统，建立了微细焊点红外传感的数学模型并进行计算机数值求解．计算表明，焊点红外传感信号可识别出钎料的熔化及润湿过程，并能用于激光微软钎焊焊点质量实时控制     

BLP器件焊点三维形态建模与预测

基于最小能量原理和焊点形态理论，建立了BLP（Bottom Leaded Plastic，底部引线塑料封装）器件焊点三维形态预测模型，运用该模型分析了不同的钎料体积和不同的焊盘宽度两种工艺参数下的BLP焊点三维形态；研究结果表明钎料体积、焊盘宽度对BLP焊点三维形态有显著的影响。     

脉冲频率及扫描方式对光纤激光软钎焊的影响

为了研究光纤激光软钎焊中激光脉冲频率和扫描方式对焊接质量的影响,通过用12 W的100%功率的SP-12P型脉冲式光纤激光扫描软钎焊系统在覆铜板上对Sn-Ag-Cu无铅钎料进行软钎焊实验,并对不同脉冲频率、不同扫描方式下的激光软钎焊技术进行实验研究.结果表明,在直线扫描方式下,高于超声波频率的500 kHz脉冲激光束作用于焊点时,会在钎料与焊盘之间的界面处发生空化作用,破碎氧化膜,使钎料在焊盘上润湿铺展,实现脉冲激光对无铅钎料Sn-Ag-Cu在覆铜板上的扫描软钎焊.     

PCB焊点可靠性问题的理论和实验研究进展

针对SMT－PCB焊点的可靠性问题,对该领域相关的理论和实验研究结果进行了综述,介绍了焊点可靠性的机械测试和热循环测试方法、焊点组织对焊点寿命的影响以及焊点疲劳失效的判别准则等。     

SMT焊点形态影响焊点热循环寿命的试验研究

表面组装技术焊点的几何形态是影响焊点可靠性的重要因素之一。通过设计片式元件焊点的几何形态，制作热循环试件，考察焊点形态影响焊点热循环寿命的规律。     

无铅焊料十温区回流焊过程的仿真研究

通过对回流焊接工艺参数传输带速度、各个炉区温度设定和焊膏熔化温度曲线的关系研究,建立了大尺寸PCB组件传热过程的数学模型。基于ANSYS平台,模拟了无铅焊料PCB组件在十温区回流焊接过程中的温度场,从而确定了合适的焊接参数。     

采用无铅焊料对测覆铜板耐浸焊结果的影响

文章介绍了采用无铅焊锡对测覆铜板（纸基板、环氧玻纤布基板）耐浸焊结果的影响程度及原因，并进行了分析。     

微电子组装翼型引脚焊点三维重构算法研究

焊点表面三维重构是微电子组装质量检测与控制技术发展的重点研究内容之一,在基于S FS原理的微电子组装焊点表面三维重构方法中,由于焊点表面同时存在镜面反射和漫反射,使得重构结果不理想。针对这一问题,本研究以翼型引脚焊点的对象,通过对其表面光照反射项进行分析,针对焊点表面及焊点图像的特点,提出一种改进的微电子组装翼型引脚焊点表面三维重构算法。实验结果表明,与基于其他传统光照模型的三维重构方法相比,采用本研究提出的方法重构翼型引脚焊点三维形状结果更加理想。     

无铅焊接技术概述

传统焊接技术使用锡铅焊料,对环境造成严重伤害。文章从环保角度出发,阐述了电子制造业中应用无铅焊料的必然性,并介绍了无铅焊接技术近几年的发展,结合目前的研究现状分析了无铅焊接技术应用在电子行业上需要考虑的因素以及存在的问题。     

Sn-3.0Ag-0.5Cu真空再流焊工艺技术研究

为了获得低热阻和解决不同焊接材料之间的热应力匹配问题,大功率DC-DC模块电源产品广泛采用了载体组件作为功率元器件热沉的散热方法。载体组件由金属基板和陶瓷基板焊接而成,为了得到无空洞的焊接界面,载体组件采用了真空再流焊工艺技术。文中从焊料形态、焊接表面处理、真空度等几个方面介绍了载体组件的Sn-3.0Ag-0.5Cu真...     

QFP焊点塑性应变的数值模拟

元素铅既对人体存在神经毒性也对环境产生重金属污染,因此,无铅焊料的研究倍受封装业的重视。文章采用温度循环下有限元数值模拟方法,针对4种焊料5种配比包括SnPb（60／40,10／90）、SnPbAg（5／92．5／2．5）、SnAg（96．5／3．5）和SnAgCu（95．5／3．8／0．7）,定量评估QFP焊点的塑性应变。给出焊料各参数对于焊点塑性应变的影响程度,第一主元分析显式为△Ps≈-2．56△（Q／R）,相应的Y向塑性应变均值降低为优化前的11％。所得的结果可为QFP封装时的焊料选择提供新的设计参考。     

可焊性、焊接能力和焊点可靠性之评估和测试

文章主要在于明确可焊性、焊接能力和焊点可靠性三者之间的联系和区别,指出对它们进行评估和测试时其各自关注的主要特性和常见的评估和测试方法,同时简单介绍影响它们的关键因素。     

Three-Dimensional Thermoelectrical Simulation in Flip-Chip Solder Joints with Thick Underbump Metallizations during Accelerated Electromigration Testing

In flip-chip solder joints, thick Cu and Ni films have been used as under bump metallization (UBM) for Pb-free solders. In addition, electromigration has become a crucial reliability concern for fine-pitch flip-chip solder joints. In this paper, the three-dimensional (3-D) finite element method was employed to simulate the current-density and temperature distributions for the eutectic SnPb solder joints with 5-μm Cu, 10-μm Cu, 25-μm Cu, and 25-μm Ni UBMs. It was found that the thicker the UBM is the lower the maximum current density inside the solder. The maximum current density is 4.37 × 10⁴ A/cm², 1.69 × 10⁴ A/cm², 7.54 × 10³ A/cm², and 1.34 × 10⁴ A/cm², respectively, when the solder joints with the above four UBMs are stressed by 0.567 A. The solder joints with thick UBMs can effectively relieve the current crowding effect inside the solder. In addition, the joint with the thicker Cu UBM has a lower Joule heating effect in the solder. The joint with the 25-μm Ni UBM has the highest Joule heating effect among the four models.     

冷却速率对无铅再流焊焊点质量的影响(待续)

无铅再流焊中冷却速率影响焊点力学性能及可靠性。快速冷却可以细化组织,间接控制金属间化合物厚度和形态,影响焊点断裂模式,提高焊点综合性能。但是由于元件与PCB等材料的热不匹配性而造成的较大应力,易造成元件或焊点失效等。通过对文献中研究结果的总结,设计了炉冷、空冷和水冷等几种再流焊冷却方式,并对焊点进行了强度测试和组织成分分析,建议工业用最佳冷却斜率控制在3℃/s～6℃/s。