Sn-Bi基低温无铅焊料的研究进展

作为一种新型低温无铅焊料,Sn-Bi基低温无铅焊料具有较低的熔化温度以及优良的焊接性能,在电子封装领域有着广泛的应用。随着电子元器件向微型化方向的发展,对低温无铅焊料的性能提出了更高的要求。添加微量的合金元素及纳米颗粒可以改善焊料的组织性能,满足电子元器件发展的需求。系统介绍了Sn-Bi基低温无铅焊料的组成、结构以及焊接性能,综述了合金元素和纳米颗粒对Sn-Bi基低温无铅焊料组织性能的影响及作用机理,分析了在研制Sn-Bi基低温无铅焊料过程中存在的不足之处,并提出了相应的改进方法。最后对Sn-Bi基低温无铅焊料在发展中需要关注的问题进行了总结与展望。     

纳米无铅焊料的研究进展

电子封装互连过程中,无铅锡基焊料是常用的连接材料。然而,由于其较高的熔点(210~240℃),在电子器件连接过程中需施加较高的回流温度,这不仅增加了电子组装过程中的能耗,也大大降低了器件的可靠性。纳米无铅焊料具有热力学尺寸效应,其熔点较块体材料有大幅度的降低,从而受到了越来越广泛的关注。综述了近年来国内外纳米无铅焊料的发展动态,介绍了常用的纳米无铅焊料的制备方法及影响纳米颗粒尺寸的因素,总结了纳米无铅焊料在应用和存放过程中所产生的问题,同时也对纳米无铅焊料未来产业化的实现提出了建议。     

无铅焊料在电子组装与封装中的应用

随着人们对环境的日益重视和电子封装组装技术的发展,合金焊料的无铅化和质量的要求也越来越高,开发无铅、无毒焊料成为焊料开发的重要方向.介绍了无铅焊料的应用现状及无铅的使用要求,并论述了几种无铅焊料Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Bi系的特点,以及添加其它元素对它们综合性能的影响.     

Sn—Bi无铅焊料的研究

通过总结传统Sn-Pb焊料的特点和研制无铅焊料的条件,综述Sn-Bi无铅焊料低熔点等优点以及脆性大、易偏析的缺点,分析添加In,Ag,AI,Sb等微量合金元素对Sn-Bi无铅焊料微观组织及性能的影响,提出了此合金系焊料的抗蠕变性、导电性、润湿性、拉伸性能等尚待完善的性能及可采用合金化、开发新型焊剂等新方法使Sn-Bi焊料成为理想的无铅焊料,为无铅焊料的进一步研究提供一定的参考.     

电子封装无铅化技术进展(续完)

1.1.2.2Bi对无铅焊料性能影响及Sn-Bi系 在无铅焊料中添加Bi,可以降低熔点,提高浸润性等.对于使用者来说,具有很大的吸引力.     

Sn-Bi系列低温无铅焊料及其发展趋势

对国内外无铅焊料的发展情况进行了综述,总结了微电子行业的高、中、低温无铅焊料的应用技术领域,详细介绍了Sn-Bi系低温无铅焊料的发展及其物理化学性能,并从市场的角度分析了该系无铅焊料的发展趋势及市场前景.     

回流次数对Sn3.8Ag0.7Cu-xNi/Ni焊点的影响

研究了复合无铅焊料Sn3.8Ag0.7Cu-xNi(x=0.5,1.0,2.0)与Au/Ni/Cu焊盘在不同回流次数下形成的焊点的性能.结果表明,Ni颗粒增强的复合焊料具有良好的润湿性能,熔点小于222℃;X为0.5的焊料界面IMC由针状(CuNi)6Sn5演化为双层IMC,即多面体状化合物(CuNi)6Sn5和回飞棒...     

Y2O3增强Sn-3Ag-0.5Cu复合无铅钎料

研究了稀土氧化物颗粒增强复合无铅钎料Sn-3Ag-0.5Cu-Y2O3的钎焊接头的显微组织形貌、性能特点及有关影响机制.结果表明:Y2O3增强颗粒均匀分布于Sn-3Ag-0.5Cu钎料基体中,不仅细化了钎焊接头中共晶相Ag3Sn和Cu6Sn5相颗粒尺寸,而且也显著提高了钎焊接头的剪切强度.另外适量Y2O3颗粒的添加对钎料润湿性影响不大.     

无铅焊料的发展动态

本文综述了国外无铅焊料的研究开发动态，论述了无铅焊料应用的迫切性和必要性以及无铅焊料所具备的性能要求。     

无铅焊料在清华大学的研究与发展

清华大学材料科学与工程系电子材料与封装技术研究室研制了6个系列的无铅焊料:Sn-3.5Ag添加Cu或Bi; Sn-3.5Ag-1.0Cu添加In或Bi; Sn-Ag-Cu-In添加Bi; Sn-Ag-Cu添加Ga; Sn-Zn添加Ga; Sn-Zn添加多种元素。重点介绍了Sn-Zn添加多种元素。对6个系列无铅焊料的研究取得了较好的实验结果,得到比较理想的低温焊料体系,有的合金熔点已非常接近铅锡共晶焊料熔点183℃。     

无铅焊料的选择与对策（未完待续）

通过大量的数据信息分析了各研究机构在无铅焊料方面的研究成果，在目前流行使用的无铅焊料的基础上，进一步研究并比较了其中的Sn-Cu系列与具有专利限制的SnAgCu系列焊料在消费类电子产品组装的波峰焊工艺中使用的可靠性，同时研究并比较Sn-Ag系列焊料与SnAgCu系列焊料在回流焊工艺使用的情况。结果表明，Sn-Cu共晶焊料在消费类电子产品组装的波峰焊工艺中完全可以取代Sn-Ag-Cu系列焊料，同时满足使用要求；而同样技术成熟的Sn-Ag共晶焊料也完全可以取代SnAgCu系列焊料在回流焊工艺使用，焊点的可靠性与成本可以媲美SnAgCu焊料。而且该二元合金在使用维护以及回收利用方面具有相当的优势。     

无铅松香芯焊锡丝中新型助焊剂的研制

通过扩展率实验对松香芯焊锡丝用助焊剂的成分及配比进行选择及优化,然后通过添加一种天然植物油(C油)对该优化过的助焊剂进行进一步改进,依据行业标准对制备的助焊剂进行了测试。结果表明,这款助焊剂不含卤素、无腐蚀性、表面绝缘电阻高(1.68×10~(11)Ω);无铅SnCu焊锡丝在使用这款助焊剂时,焊接效果好,松香飞溅值为0.3%,扩展率为75.9%。     

The influence of temperature and humidity on printed wiring board surface finishes: Immersion tin vs organic azoles

Substitution of lead-free solders in electronic assemblies requires changes in the conventional Sn:Pb finishes on substrates and component leads to prevent contamination of the candidate lead-free solder. Options for solderability preservative coatings on the printed wiring board include organic (azole or rosin/resin based) films and tin-based plated metallic coatings. This paper compares the solderability performance and corrosion protection effectiveness of electroless tin coatings vs organic azole films after exposure to a series of humidity and thermal cycling conditions. The solderability of immersion tin is directly related to the tin oxide growth on the surface and is not affected by the formation of SnCu intermetallic phases as long as the intermetallic phase is underneath a protective Sn layer. Thin azole films decompose upon heating in the presence of oxygen and lead to solderability degradation. Evaluations of lead-free solder pastes for surface mount assembly applications indicate that immersion tin significantly improves the spreading of Sn:Ag and Sn:Bi alloys as compared to azole surface finishes.     

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.     

无铅焊料的发展

本文就无铅焊料的发展进行论述。分析了几类正在实用化的无铅焊料特性。最后指出了无铅焊料的发展趋势。     

Thermosonic bonding of lead-free solder with metal bump for flip-chip bonding

While extensive research on the lead-free solder has been conducted, the high melting temperature of the lead-free solder has detrimental effects on the packages. Thermosonic bonding between metal bumps and lead-free solder using the longitudinal ultrasonic is investigated through numerical analysis and experiments for low-temperature soldering. The results of numerical calculation and measured viscoelastic properties show that a substantial amount of heat is generated in the solder bump due to viscoelastic heating. When the Au bump is thermosonically bonded to the lead-free solder bump (Sn-3%Ag-0.5%Cu), the entire Au bump is dissolved rapidly into the solder within 1 sec, which is caused by the scrubbing action of the ultrasonic. More reliable solder joints are obtained using the Cu/Ni/Au bump, which can be applied to flip-chip bonding.     

微量元素改性Sn-0.7Cu系无铅钎料的研究进展

微量元素改性Sn-0.7Cu系无铅钎料的性能有所提高,添加的微量元素主要有Ni、Ce、P和Ge等,重点介绍了微量元素的添加对钎料显微组织和性能的影响。该系无铅钎料的润湿性能和一般力学性能仍与传统的SnPb钎料具有一定的差距。因此,寻找恰当的微量元素,开发出具有综合性能优良的Sn-0.7Cu系无铅钎料将成为未来无铅钎料的重要研究方向之一。     

锡基无铅钎料的性能研究与新进展

介绍了现阶段锡基无铅钎料的使用和生产情况,归纳了钎料合金的特点,综述了不同系列无铅钎料的熔化特性、焊后的剪切强度及可焊性等,总结了目前无铅钎料研究所取得的新成果、新进展以及存在的问题。从锡晶须,虚焊等方面指出了无铅钎料可靠性的不足,并提出部分解决方案,指出了无铅钎料的发展趋势和应用前景。     

Isothermal aging effects on flex cracking of multilayer ceramic capacitors with standard and flexible terminations

Multilayer ceramic capacitors (MLCCs) are known to experience flex cracking when subjected to bending stresses. An experimental study was conducted to determine the susceptibility to flex cracking of flexible- and standard-termination surface mount MLCCs assembled with lead-free or tin–lead solders and aged at two different temperatures for 200 h. Experimental results showed that MLCCs mounted on printed circuit boards with lead-free solder are less susceptible to flex cracking compared with MLCCs mounted on boards with eutectic tin–lead solder. Two factors which make capacitors assembled with lead-free solder less susceptible to flex cracking were discussed: the lower tensile stresses inside the capacitor body which are a result of the differing elastic–plastic mechanical properties of the solder, and the higher residual compressive stresses after solder reflow assembly which are a result of the higher solidification temperature for the Sn3.0Ag0.5Cu lead-free solder. Flexible-termination MLCCs showed much more resistance to flex cracking in comparison to standard-termination MLCCs assembled with both lead-free and tin–lead solders. Aging at elevated temperatures had little effect on flex cracking susceptibility of MLCCs assembled with tin–lead solder. For MLCCs assembled with lead-free solder, aging at 150 °C increased the susceptibility to flex cracking in comparison with un-aged MLCCs.     

新型无铅焊料合金Sn-Ag-Cu-In-Bi的研究

目前广泛用于电子工业界的Sn-Pb焊料合金由于Pb的毒性而将被限制使用,无铅焊料合金的研制成为研究的热点。笔者以Sn-Ag-Cu合金为母合金,同时添加In和Bi元素,得到了性能更好的无铅焊料合金,进行了一系列的性能测试,包括熔点、硬度、剪切强度以及可焊性。并且确定了综合性能较好的焊料的成分范围。