电子组装用SnAgCu系无铅钎料的研究进展

SnAgCu钎料广泛应用在电子组装领域,被认为是传统SnPb钎料的最佳替代品。但与Sn63Pb37钎料相比,SnAgCu钎料抗氧化能力差,钎料内部及焊点界面存在脆性金属间化合物块及服役期间焊点抗蠕变、疲劳性能较低。添加合金元素和纳米颗粒可以显著改善SnAgCu钎料的组织和性能,提高焊点可靠性。这对发展新型高性能无铅钎料是一个行之有效的办法。本文结合国内外SnAgCu系无铅钎料的最新研究成果,全面阐述了合金元素和纳米颗粒等因素对钎料的润湿性、抗氧化性以及焊点显微组织和可靠性的影响,指明了该钎料目前研究中存在的问题及今后的研究方向。

雾化介质对SnAgCu系无铅焊锡雾化粉末特性的影响

实验利用自行设计的超音速雾化制粉装置,研究了不同雾化介质对SnAgCu系无铅焊锡粉末有效雾化率、粒度分布及球形度的影响。结果表明:在一定雾化条件下,氦气雾化粉末具有最高的有效雾化率、良好的粒度分布,且球形度最好;氮气雾化的粉末具有较好的综合性能;与氦气、氮气相比,氩气雾化粉末综合性能较差;空气雾化粉末雾化率较高,但粉末较粗、表面粗糙。

SnAgCu系无铅钎料合金力学性能及钎焊性能研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDX)及Instron电液伺服疲劳拉伸试验机,对SnAgCu系无铅钎料合金的力学性能和钎焊性能进行了研究。结果表明,适量的稀土元素Ce的添加显著地延长了Sn3Ag2.8Cu钎焊接头在室温下的蠕变断裂寿命,Sn3Ag2.8Cu-0.1Ce钎焊接头的蠕变断裂寿命超过Sn3Ag2.8Cu钎料的9倍;同时,使Sn3Ag2.8Cu合金的延伸性能也得到了显著改善,伸长率达到15.7%;Sn3Ag2.8Cu-0.1Ce与铜基板的扩散层厚度比Sn37Pb厚,但是比Sn3Ag2.8Cu薄。

导液管内径对SnAgCu系无铅焊锡雾化粉末特性的影响

利用自行设计的超音速雾化制粉装置，研究了导液管内径时SnAgCu系无铅焊锡粉末有效雾化率、粒度分布及球形度的影响。结果表明：在一定雾化条件下，导液管内径为3mm，雾化粉末具有较高的有效雾化率、粒度分布及离散度最佳，且球形度最好；随着内径的减小，粉末明显细化，有效雾化率略有增加，但粒度分布变差；随着导液管内径的增大，粉末有效雾化率急剧降低，粒度分布变差，且表面粗糙。形状不规则。

片式元件与基板间隙对SnAgCu系无铅焊点的应力分析

文章采用非线性有限元方法,重点讨论了片式元件与基板的间隙对Sn-2.5Ag-0.7Cu无铅钎料焊点的应力应变分析。研究表明,在实际中适当增大间隙高度有利于改善焊点的应力分布情况。当间隙高度为0.1mm^0.2mm时,元件底部拐角处、焊根的顶部和底部以及焊趾顶部的应力值普遍较低,应力分布得到了较好的改善,这一结果对于焊点的优化及设计具有指导意义。

电子组装用SnAgCu系无铅钎料合金与性能

论述无铅钎料替代的紧迫性,综述无铅钎料的发展现状,特别讨论了以SnAgCu三元系合金为代表的无铅钎料的特点与优势。SnAgCu三元钎料合金在一个较大成分范围熔化温度都接近共晶温度,在SnAgCu钎料合金中添加微量La、Ce混合稀土,构成新的四元合金,既能保持SnAgCu钎料的优良物理性能及钎焊工艺性能,又能显著提高SnAgCu合金的抗蠕变性能及服役可靠性,同时钎料成本低廉,具有自主知识产权,在钎料的生产和使用上将免于国外专利的困扰,为国内钎料生产企业提供了有竞争性的无铅焊料合金。另外,采用微米／亚微米颗粒,可进一步增强无铅钎料的抗蠕变性能及组装接头的尺寸稳定性,可满足光通讯、宇航、汽车等电子设备制造的特殊要求。

SnAgCu系无铅钎料技术发展

本文主要讨论了SnAgCu系无铅钎料技术及专利的发展现状,分析其特点与优势,发现该合金在一个较大成分范围熔化温度都接近共晶温度。研究发现在该合金中添加微量La、Ce混合稀土,在保持原有优良物理性能及钎焊工艺性能的同时合金的抗蠕变性能及服役可靠性,同时钎料成本低廉。另外,采用微米/亚微米颗粒,可进一步增强其抗蠕变性能及组装接头的尺寸稳定性,满足光通讯等电子设备制造的特殊要求。

雾化器导液管内径对无铅焊锡粉末形貌及粒度分布的影响

本试验利用自行设计的超音速雾化制粉装置,研究了导液管内径对SnAgCu系无铅焊锡粉末有效雾化率、粒度分布、球形度及氧含量的影响。研究结果表明:在过热度为250℃,导液管外径为7mm,喷头突出为4 mm,雾化压力为0.7MPa,雾化介质为氮气条件下,导液管内径为3mm,雾化粉末具有最佳的球形度、表面光滑度及粒度分布,同时具有较高的有效雾化率和较低的氧含量;随着导液管内径减小,粉末明显细化,有效雾化率升高,但粒度分布的离散度变大;随着导液管内径增大,粉末有效雾化率急剧降低,粒度分布变差,且表面更粗糙,形状更不规则。

液态Sn3.0Ag0.5Cu钎料与Cu、Fe及Co基板界面反应研究

研究了在固定温度380℃和不同钎焊时间条件下,液态Sn3.0Ag0.5Cu钎料与Cu、Fe、Co等3种金属基板的界面反应及其界面化合物(IMC)。研究结果表明,随着钎焊时间的增加,三者界面金属间化合物的平均厚度逐渐增加。Sn3.0Ag0.5Cu/Cu界面IMC主要由Cu_6Sn_5和Cu_3Sn组成,经过长时间钎焊后界面化合物大部分是Cu_3Sn。Sn3.0Ag0.5Cu/Fe界面化合物成分是FeSn2,相比另外两种界面,IMC在钎焊过程中生长最慢,形成的厚度最小。Sn3.0Ag0.5Cu/Co界面在短时间钎焊时(1min)会出现分层现象,认为是少量CoSn2和Sn原子在靠近钎料一侧反应生成CoSn3,靠近基板一侧生成CoSn2。长时间钎焊后观察到界面化合物只有CoSn3。通过对数据拟合可得到Sn3.0Ag0.5Cu/Cu、Fe、Co 3种液固反应界面的IMC层的生长率常数分别为9.55×10-6t 0.34,1.51×10^(-6)t^(0.18),0.85×10^(-6)t^(0.45)。比较3种基板,液态Sn基钎料与Cu基板的界面反应速率最快,IMC平均厚度也更厚。

雾化介质对无铅焊锡粉末形貌及粒度分布的影响

利用自行设计的超音速雾化制粉装置,研究不同雾化介质对SnAgCu系无铅焊锡粉末有效雾化率、粒度分布及球形度的影响。结果表明:在一定雾化条件下,氦气雾化粉末具有最高的有效雾化率,最佳的球形度、表面光滑度及粒度分布;氮气雾化的粉末具有较好的综合性能;与氦气、氮气相比,氩气雾化粉末综合性能较差;空气雾化粉末雾化率较高,但粉末较粗、表面粗糙。

改善无铅焊锡粉末质量方法的研究

利用自制的超音速雾化制粉装置,探索了无铅焊锡粉末制备过程中影响粉末质量的因素,并提出解决问题的方法。结果表明:改变熔化室气氛和减少保温时间均能显著提高无铅焊锡雾化粉末的质量;在提高有效雾化率和降低氧含量方面,改变熔化室气氛比减少保温时间效果更显著,且同时改变熔化室气氛和减少保温时间超过其单独作用的效果;通过同时改变熔化室气氛和减少保温时间,能够明显改善雾化粉末的粒度分布、球形度和表面光滑度。

无铅焊锡粉末雾化过程中存在的问题及解决方法

利用自行设计的超音速雾化制粉装置,探索了无铅焊锡粉末雾化过程中存在的问题,并提出解决方法。结果表明:随着雾化合金量的增加,粉末有效雾化率急剧下降;通过改造设备,发现雾化合金量为5kg时,水平喷气法提高粉末有效雾化率效果最好,有效雾化率达到74%,且粘结现象明显减少,片状粉末增加不显著;综合增加高度法、水平喷气法和添加不锈钢衬垫法,有效雾化率为78%,且雾化粉末具有良好的综合性能。

电子组装用无铅钎料的研究现状及发展趋势

本文综述了近年来国内外无铅钎料的研究开发现状及部分无铅钎料的应用情况。重点介绍了国内外SnAgCu合金系无铅钎料技术的发展现状,分析其特点、优势以及目前存在的问题。