无铅焊料的蠕变行为研究进展

无铅焊料已经逐渐代替锡铅焊料广泛应用于电子产品连接技术。但其在环境中的物理和机械性能,尤其是蠕变性能却低于锡铅焊料合金,成为无铅焊料可靠性的主要问题。综述了近些年来无铅焊料蠕变性能的研究,包括蠕变机制、蠕变本构方程、焊点尺寸、无铅合金成分、金属间化合物以及微观组织结构对蠕变性能影响等主要研究热点,并对此领域的发展做出了展望。     

纳米压痕法分析Sn-9Zn/Cu焊点力学性能

通过对Sn-9Zn/Cu焊点进行纳米压痕实验发现:在保载阶段,体钎料产生了明显的蠕变特征,蠕变深度随着加载速率的增加而增加.基于压痕做功概念确定了Sn-9Zn/Cu焊点中体钎料的蠕变应力指数n约为5.128.硬度和弹性模量测试结果表明:金属间化合物Cu5Zn8的压痕硬度(5.152±0.224) GPa约是体钎料压痕硬...     

SnAgCu体钎料及BGA焊球焊点纳米级力学性能

为了研究低银Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅体钎料、BGA焊料小球和BGA焊点的力学行为,基于物理反分析的方法采用纳米压痕仪对其进行实验。从压痕载荷–深度曲线提取出弹性模量、硬度和蠕变速率敏感指数。结果表明:体钎料的杨氏模量和蠕变速率敏感指数大约是BGA焊料小球和BGA焊点的2.5倍,验证了尺寸效应理论。采用纳米压痕仪测出的体钎料维氏硬度(15.101HV)小于显微硬度计的测量结果(20.660HV)。     

纳米颗粒增强无铅复合焊料的研究现状

熔化温度、润湿性及长期使用过程中的可靠性决定了无铅焊料的应用范围.通过添加适量纳米颗粒可显著提高无铅焊料的性能,特别是添加适量纳米Ag颗粒后SnCu焊料蠕变断裂寿命是未添加时的13倍.介绍了添加纳米颗粒对无铅焊料的物理化学性能的影响;探讨了纳米颗粒增强无铅复合焊料微观结构和力学性能;展望了纳米颗粒增强手段对焊料应用的前...     

理想的无铅焊料合金(1)

概述了电子安装工业中理想的替代用无Pb焊料合金Veromet347和Veromet349,具有优良的微构造,金属间化合物厚度,焊料湿润性,机械特性,抗拉应变和蠕变特性等。     

无铅焊料的研究（21）——机械性质（上）

针对Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu以及Sn-In等几种具有广泛应用前景的无铅合金焊料的重要基础性质之一的机械性质,介绍分析了目前在诸如抗拉伸强度、蠕变特性、疲劳特性等方面所取得的一些研究成果,以及金属间化合物对焊料可靠性的影响。     

球栅阵列封装中SnPb焊点的应力应变分析

基于SnPb焊料的统一粘塑性Anand本构模型,运用ANSYS有限元软件分析了球栅阵列封装中复合SnPb焊点在热循环过程中的应力、应变的分布,观察到SnPb焊料的蠕变行为和应力松弛现象,结果证明:外侧焊点经受的应力、应变范围比内侧焊点大;焊点的最高应力区域出现在Sn60Pb40焊料的最外缘处,最高应变区域出现在Pb90Sn10焊料与UBM层接触面的最上缘处.     

Sn-Zn-Bi无铅焊料表面张力及润湿性研究

采用气泡最大压力法对Sn-9Zn-XBi焊料进行了表面张力测试,用平衡法测试焊料的润湿性。结果表明:Bi的添加大大降低了Sn-Zn系焊料熔体的表面张力;然而焊料暴露在空气环境下1min后,表面形成ZnO导致其表面张力增大;Bi的增加提高了焊料在铜片上的润湿力,缩短了润湿时间;Sn-9Zn-XBi焊料润湿力仍低于Sn-40Pb,其原因是焊料–铜界面能偏高。     

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。     

无铅SAC0307焊料润湿性与漫流性集成测试

为节省测试时间并降低测试成本,通过测量SAC0307焊料对铜管的润湿力、爬升高度及焊料对铜片的润湿力和铺展率,建立润湿性和漫流性的对应关系,集成测试获得焊料对铜片的润湿性能和铺展能力。结果表明,松香助焊剂作用下焊料对铜片的润湿力为铜管的1.1倍,丁二酸助焊剂作用下焊料对铜片的润湿力是铜管的1.3倍,松香和丁二酸两种助焊剂作用下焊料在铜管内爬升高度与铜片上铺展率的关系都为指数关系。     

湿热环境下倒装焊无铅焊点的可靠性

对板上倒装芯片底充胶进行吸湿实验,并结合有限元分析软件研究了底充胶在湿敏感元件实验标准MSL—1条件下吸湿和热循环阶段的解吸附过程,测定了湿热环境对Sn3.8Ag0.7Cu焊料焊点可靠性的影响,并用蠕变变形预测了无铅焊点的疲劳寿命。结果表明:在湿热环境下,底充胶材料内部残留的湿气提高了焊点的应力水平。当分别采用累积蠕变应变和累积蠕变应变能量密度寿命预测模型时,无铅焊点的寿命只有1740和1866次循环周期。     

Sn-Bi-Sb无铅焊料微观结构及性能

研究了Sn-（1．3～1．5）Bi-（0．4～0．6）sb无铅焊料的制备工艺和微观组织,并测试了钎料的相关物理、力学性能,阐述了焊料的力学性能与微观结构特征间的关系。试验测试结果表明：该焊料具有较高的强度和塑性,具有良好的润湿铺展性和机械加工性能。焊料微观结构由（Sn）、B（SbSn）第二相和（Bi）所构成,其抗拉强度为55．4MPa,延伸率为35．9％,扩展率为80．6％,熔点为226．9℃～234．4℃。     

Ce对Sn-Ag-Cu系焊料合金的组织与性能影响

通过添加稀土Ce研究了Sn-3.0Ag-2.8Cu系焊料合金的显微组织和性能。用光学显微镜、SEM、EDX对其显微组织进行分析,并且对其导电性,润湿性,硬度等重要性能进行测试。结果表明,添加稀土w(Ce)为1%焊料合金的导电性明显提高;而润湿角明显减小,润湿性增强;同时焊料合金的硬度也有所增加。     

基于Atmel微控制器的小型数据测量系统的实现

随着无铅焊料应用的普及,无铅焊料焊点的可靠性问题显得尤为重要。美国AT＆T的HAnthony Chan认为电子产品的失效主要源于元件问题、设计不良和组装过程。电子器件服役时,在环境温度变化（或功率循环）时由于芯片与基板、元器件与印制电路板材料热膨胀系数的差异，在焊点内产生热应力而造成焊点的疲劳损伤；相对于服役的环境温度，焊料自身熔点较低，随着时间的延续，产生明显的黏性行为而导致焊点的蠕变损伤。     

无铅焊料的研究（2）——机械性质（下）

2Sn-Ag系焊料2.1拉伸特性Sn-Ag焊料是目前被最广泛研究的无铅焊料之一。Lin[4]、Xiao[7]、Plumbridge[8]以及Mavoori[21]等人在室温下以1.0×10-3s-1的拉伸变形速率进行拉伸测试,分别获得Sn-Ag焊料的最大拉伸强度为30MPa、46MPa、24MPa以及33MPa。而Suganuma[17]对Sn-Ag/Cu焊点     

微连接焊点热循环可靠性的研究进展

介绍了国内外关于微连接焊点热循环可靠性的研究进展。热循环的作用会使焊点内部组织粗化、IMC长大和变厚和锡基无铅焊料重结晶等,诱发焊点中裂纹的萌生与扩展。主流观点认为,焊点的失效是一种疲劳与蠕变相结合的机制。分析了对未来无机械应力作用的单一焊点样品进行热循环实验的意义。影响焊点热循环寿命的因素有焊料成分、焊盘UBM层、焊...     

基于InPb合金的非制冷焦平面探测器窗口低温焊接工艺研究

研究了采用纯度为99.9%的In70Pb30合金作为焊料片的低温焊接技术,分析了焊接时候的影响因素:焊料片的影响、升温速率、焊接温度、真空度,通过采用甲酸对焊料片预处理去除氧化层,在215℃、5×10~(-7) torr的真空环境下进行了焊接,焊接后的样品采用X-ray、拉力测试系统、检漏仪测试了样品的孔洞率、焊接强度、漏率,结果表明:焊接后焊接区域合金均匀、无缝隙、孔洞率少、剪切力高、气密性好,能够满足非制冷焦平面的窗口封接的气密性要求。     

包镍多壁碳纳米管增强SAC305焊料的Ⅰ型断裂机理研究

发展高可靠的互连封装新型焊料已经成为电子封装领域的前沿研究内容之一.本文制备了包镍碳纳米管增强SAC305焊料,并开展了不同含量增强SAC305焊料的双悬臂梁试样I型断裂测试,得到了不同添加含量SAC305的载荷-位移曲线.基于柔度的梁方法理论（CBBM）计算了增强焊料的Ⅰ型断裂韧度.研究结果表明,其Ⅰ型断裂韧度随着包镍碳纳米管质量分数的增加,表现出先升高后降低的趋势.没有添加包镍碳纳米管的SAC305焊料的Ⅰ型断裂韧度约为0.53 N/mm,添加0.05wt%包镍碳纳米管的增强焊料的Ⅰ型断裂韧度最高,约为1.14 N/mm,相较于没有添加包镍碳纳米管的SAC305焊料断裂韧度提高了1.15倍,表现出更好的抵抗裂纹扩展的特性.     

焊接性能的考核方法

所谓可焊性就是“金属表面被焊料润湿的性质”.而润湿是指焊料能在金属表面形成一层相对均匀、平滑、连续的附着薄膜的过程.可焊性测量就是对焊料的润湿金属表面的程度和达到该成度所需时间的测定.作为考核焊接性能的方法,基本的是检验润湿性,同时一般还要进行边缘拉力,剥离强度、蠕变、疲劳等试验.考虑到产品和加工方法的千差万别,需采用各种不同的试验方法.各种典型试验方法列于表1.下面对它们分别加以介绍.     

微电子封装中Sn-Ag-Cu焊点剪切强度研究

提出了一种对微电子封装器件中焊点剪切强度进行测试的方法,可有效降低测试误差.利用该方法,对Sn-Ag-Cu无铅焊料分别在Cu基板和Ni-P基板上形成的焊点,经不同的热时效后的剪切强度进行了测量,并对断裂面的微观结构进行了研究.结果表明,新的剪切测试方法误差小,易于实施,焊点剪切强度、断裂面位置与焊料在不同基板界面上金属间化合物的形貌、成分有关.