开发高性能的无铅波峰焊料合金

无铅波峰焊已经发展为两个主要的合金体系:SnAgCu锡/银/铜体系通常含银量达3至4%和基于SnCu锡铜共晶体系。如果按照用户的价值方程式来衡量,二者都存在固有的缺陷。含银3%至4%的SnAgCu体系可提供良好的可靠性和工艺良率,但原材料的成本昂贵。作为替代品的SnCu共晶体系及其改性合金SnCuNi的原材料成本较低,但其工艺良率和焊接可靠性存在问题。为了克服现有焊料体系的缺点,确信电子开发出新型焊料合金SACX0307。研究SAC305、Sn99.3Cu0.7、改性Sn99.3Cu0.7SnCuNi和SACX0307四种合金系的测试结果,评估无铅焊接工艺的4个主要特性:工艺良率、铜浸出率、浮渣形成和热机械可靠性。波峰焊实验使用了测试电路板专门设计较复杂,以区分不同加工条件下的差异、三种助焊剂包括水基和醇基配方和两种电路板表面处理铜OSP和浸银处理。测试表明,SACX0307填补了SAC305合金与SnCu共晶合金系列之间的空白,就波峰焊的四个主要特性而言,其性能优于Sn99.3Cu0.7和SnCuNiSn99.3Cu0.7,而原材料成本低于SAC305。     

SAC305无铅钎料在Au／Ni镀层上的铺展性能研究

文章阐述了钎料润湿的基本原理,分析了关键工艺参数对钎料铺展性能的影响规律。针对温度、时间和表面状态等关键参数／状态,对无铅钎料SAC305在Au／Ni镀层上的铺展性能开展试验研究。结果表明,随着焊接温度和保温时间的增加,无铅钎料SAC305的铺展性能明显改善,铺展系数逐渐趋于100％。同时,通过RF的Ar等离子对钎料进行表面预处理也能够使其铺展性能有所改善。试验结果与理论分析具有较好的一致性。     

确信电子推出低银无铅波峰焊和返工合金

确信电子推出了最新的ALPHA Vaculoy SACX 0307 Plus低银无铅波峰焊和返工合金,用于替代锡铅和SAC305的高性能产品。这是确信电子最初于2004年推出、深受欢迎的ALPHASACX合金系列后的新一代低银合金。ALPHA SACX 0307 Plus能达到与ALPHA SACX 0307同样高的标准表现,还有较低的铜溶解率的优点。     

低银无铅焊料润湿及可靠性能研究

利用润湿测量法研究了低银无铅焊料SAC0307、SAC0507和SAC0807的润湿性能,发现上述低银焊料润湿性能几乎相同.通过波峰焊接实验鉴定了其溶解铜焊盘性能,发现所做短时间溶铜实验中上述低银焊料的低银焊料的溶铜速度几乎相同.温度循环实验后检测了金属间化合物生长及裂纹发生情况,确定低银无铅焊料SAC0807裂纹萌生率最低.所作实验研究中皆采用共晶锡银焊料SAC305作为参照焊料.     

Sn-Cu、Sn-Ag-Cu系无铅钎料的钎焊特性研究

制备了Sn-0.7Cu、Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料,用润湿平衡法测量了钎料对铜的润湿曲线,研究了温度、钎剂活性、钎焊时间对润湿行为的影响,并与Sn-37Pb钎料进行了比较。结果表明:升高温度能显著改善无铅钎料对铜的钎焊性。当温度<270℃时,Sn-0.7Cu的钎焊性明显低于Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料;而当温度≥270℃时,两种钎料对铜都会显示较好的润湿性,而Sn-0.7Cu略优于Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料。提高钎剂活性能显著增强钎料对铜的润湿性,其卤素离子的最佳质量分数均为0.4%左右。随着浸渍时间的延长,熔融钎料与铜的界面间产生失润现象。无铅钎料的熔点和表面张力较高,是钎焊性较差的根本原因。     

基板稀土微合金化对Sn3Ag0.5Cu/Cu钎焊界面反应的影响

研究了在Cu基板中加入质量分数1%的稀土元素Ce、Er后,与Sn3Ag0.5Cu(SAC305)无铅钎料进行钎焊并时效处理后的界面反应及其化合物(IMC)生长行为。结果表明:钎焊完成后,在SAC305/Cu钎焊界面只观察到Cu_6Sn_5,而SAC305/Cu-1Ce及SAC305/Cu-1Er界面还有Cu_3Sn形成;在时效处理过程中,纯Cu基板上的金属间化合物生长速率最快,Cu-1Ce基板次之,Cu-1Er基板最慢,且形成的IMC厚度也是依次递减;加入质量分数1%的Ce、Er元素对IMC生长均有抑制作用,且Er的抑制作用较Ce强。     

磁场对Sn-0.3Ag-0.7Cu焊点显微组织及性能影响研究

以Sn-0.3Ag-0.7Cu(SAC0307)低银无铅钎料焊点为研究对象,在焊点凝固过程中施加2.3T匀强磁场,通过观察低银无铅焊点显微组织变化,揭示磁场对焊点凝固及固态扩散行为影响;利用Fe、Ni增强元素对比得出SAC0307在不同环境下的凝固和固态扩散行为。将焊点置于电流密度为3×10~3 A/cm~3的磁电耦合环境下,观察了磁电耦合条件下焊点的显微组织演变过程,并总结了磁场对焊点电迁移行为的影响。结果表明:静磁场条件下,焊点界面处IMC形态由扇贝状向针状转变;IMC倾向于向钎料内部快速生长;Fe、Ni的加入进一步促进IMC生长。     

镍磷锗对SnAgCuCe系钎料性能及组织的影响

为改善Sn3.0Ag0.5CuCe(SAC305Ce)无铅钎料的性能,向其添加了微量Ni、P及Ge并进行了研究。结果表明,同时添加质量分数为0.10%Ni、0.01%P和0.05%Ge,150℃时效168h后,钎料综合性能最佳。钎料合金组织中共晶组织的分布较为密集,IMC厚度有轻微增加,润湿力约0.48mN,剪切强度约62MPa。     

真空电子器件用Ga基堵漏钎料的研究

研制成功三种无氧铜真空电子器件堵漏钎料。应用扫描电镜、能谱分析仪、微观硬度仪,研究了三种钎料形成的扩散接头界面连接情况,进行了不同扩散温度下的对比试验。结果表明：三种钎料都能与无氧铜形成良好的相互扩散效果;在三种钎料中,Ga-15In钎料与无氧铜形成的相互扩散效果最好;在不同扩散温度下进行试验,Ga-15In钎料在650℃达到与无氧铜形成的相互扩散效果最佳。     

低银SnAgCu系无铅焊膏的板级工艺适应性研究

新开发了G-SAC105和G-SAC0307两种低银无铅焊膏,对其进行了板级封装的工艺适应性研究。结果表明,在(25±5)℃和120℃环境下,两种焊膏塌落度均为0.15 mm,在150℃环境下放置时,塌落度均为0.20 mm,都具有较好的抗热塌陷性,银含量的降低并不会影响焊膏的塌落度;焊膏印刷质量良好,焊后焊点光亮、饱满,未出现气孔或飞溅现象;焊态下G-SAC105和G-SAC0307金属间化合物厚度比较接近,均小于SAC305。