热风整平产品回流焊时pad变色的研究与解决

在应对电子产品无铅化的过程中,所有电子产品载体的PCB无铅表面处理工艺必然顺应历史潮流,在PCB无铅化热风整平工艺深度引入暴露出诸多问题,本文主要阐述无铅锡铜镍热风整平工艺产品在下游客户端做回流焊接工艺时,经过1-2次高温环境后,pad表面变色发黄的问题做深入分析与研究,从pad焊锡厚度,高温环境、喷锡助焊剂,抗氧化锗的含量的影响入手,通过理论与实践研究变色原理及解决方案。

镀铜石墨对铜基制动闸片组织及性能的影响

采用化学镀的方式在鳞片状石墨表面镀铜来改善铜基制动闸片中石墨和铜基体的界面结合,制定了化学镀铜配方及工艺,并研究了4种不同镀液温度对镀铜效果的影响。对镀铜后的石墨进行显微组织观察和能谱分析可知:随镀液温度的升高,镀铜效果先升后降,最好的施镀温度为50℃。用热压烧结法制备出镀铜石墨/铜基制动闸片(FM1)与非镀铜石墨/铜基制动闸片(FM0),并对其进行力学性能、物理性能测试以及制动测试,并采用扫描电镜和能谱仪对制动闸片在制动前后的表面形貌进行观察及分析。结果表明:与FM0相比,FM1中石墨分布更细小均匀,因此样品的致密度较高,硬度、抗压强度和热导率也随之增大。在不同制动初速度下,随制动初速度的提高,两种闸片的摩擦系数均出现先略微增高、后平稳,然后显著降低的趋势,但FM1的摩擦系数总体比FM0的摩擦系数更高且稳定,线磨损率也相对较小。在350 km/h高速制动条件下,由于摩擦热引起的材料表面软化,两种制动闸片的摩擦系数差别不大,都呈现显著下降趋势。

铜基粉末冶金闸片的抗热震性能研究

铜基粉末冶金闸片具有高导热性、优异的摩擦学性能和高适应性,被广泛用于高速列车闸片。本文对粉末冶金闸片进行抗热震试验,模拟闸片在制动过程中的温度变化,并对闸片尺寸、粘接强度及显微组织进行测试分析,以验证铜基粉末冶金闸片的可靠性。结果表明:在宏观角度上(毫米级),经过热震循环后,闸片表面未发现明显裂纹;闸片的整体尺寸均有所增加,在低温循环阶段,尺寸增长较慢,高温循环后,急剧增加;在微观角度上(微米级),闸片背板和钎料层结合较好,界面较平直,与摩擦块无明显界面;经热震循环后,摩擦块内部组织变得疏松,与钎料层的结合程度下降。

热处理法改善PCB内铜镀层间裂纹缺陷问题

[目的]随着通信产品向高频化、高速化和高密度方向发展,填孔覆盖电镀(VIPPO)工艺在印制电路板(PCB)制造中得到广泛应用。但这类PCB在无铅焊接时,其盖孔Cu镀层与底层Cu镀层之间易产生开裂,导致产品失效。本文拟通过热处理来解决这一问题。[方法]PCB塞孔树脂和板材树脂经预处理后于120℃下热处理,然后通过260℃的回流处理来模拟高温焊接。检测了不同条件热处理及回流不同次数后两种树脂的热膨胀系数(CET)及玻璃化转变温度(Tg),分析了热处理不同时间后PCB样品的质量损失,并采用扫描电镜观察了回流处理后不同Cu镀层之间的裂纹情况。[结果]热处理能有效降低塞孔树脂和板材树脂的热膨胀系数,优化它们的玻璃化转变温度。经热处理的PCB样品在经历6次回流处理后,微盲孔拐角处盖孔Cu镀层与底层Cu镀层之间无开裂现象。[结论]在PCB样品完成树脂塞孔及盖孔电镀后分别进行热处理可有效改善因Cu镀层间开裂而导致的失效问题。

Mini LED灯珠载板45μm焊盘间距制作研究

随着LED芯片及其封装工艺技术的突破,LED点间距正在实现微缩化,LED屏幕的分辨率与显示效果得到提升,从单色LED向全彩LED、小间距LED、Mini LED、Micro LED升级。Mini LED性能优势明显,拥有LED的传统优点,例如高分辨率、高亮度、良好色域、高对比度、高适应性等,同时更具有技术演进带来的可模块化拼接、扩展屏幕边界等优势。Mini LED灯珠载板指尺寸50~200μm的LED芯片或为该规格芯片组装成的灯珠提供电能、控制与支撑固定的PCB板,对应的焊盘间距在40μm到80μm之间。本文主要研究如何使用减成法工艺制作45μm焊盘间距Mini LED灯珠载板,通过对铜箔类型,铜厚控制,干膜厚度及解析度,曝光分辨率,蚀刻均匀性,蚀刻因子等一系列影响因素进行研究及提升,得出制作45μm焊盘间距灯珠载板的物料设备选择方案及加工参数。

石墨对铜基粉末冶金闸片材料性能的影响

采用粒度>550μm的天然鳞片石墨和人造石墨配合制备了铜基粉末冶金高速列车制动闸片材料,系统研究了鳞片石墨粒度对材料力学性能、摩擦磨损性能和摩擦膜形成的影响。结果表明:采用粒度>550μm的天然鳞片石墨作润滑组元,所制备摩擦材料的抗压强度显著高于采用小粒度石墨所制材料,达到145.30MPa;随鳞片石墨粒度的增大,材料的摩擦系数降低,磨损率降低幅度可达50%以上,摩擦表面趋于形成完整的摩擦膜;采用鳞片石墨和人造石墨配合使用,能够显著提高材料强度。

激光喷射钎料球键合焊点热循环试验研究

为研究激光喷射钎料球键合焊点的可靠性,用Sn3.0Ag0.5Cu钎料球对Au/Cu焊盘进行了激光喷射钎料键合试验,采用微强度测试仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪研究了热循环条件对接头强度以及界面微观组织演变的影响.结果表明:采用激光喷射钎料键合技术焊盘表面Au层不能完全溶入钎料中,导致在界面处形成AuSn2+AuSn4多层金属间化合物结构;热循环处理可导致界面残余的Au层消失,并在原位附近形成以Au、Sn为主并固溶少Cu原子的反应层,引起整个反应层与Cu层的结合力下降.

时速300km高速列车铜基粒子强化闸片的研究

通过粉末冶金工艺,制备了铜基粒子强化材料,材料由金属基体铜、铁、铝、锡和多种高硬度陶瓷粒子以及石墨、二硫化钼构成。利用定速摩擦试验机在摩擦压力为0.45~0.9 MPa、模拟列车速度为50~300km.h-1的实验条件下,对制备的材料进行了摩擦性能测试。结果表明:该材料在定速摩擦条件下的摩擦系数大都处于或高于国际铁路联盟(UIC)标准的上限。在1∶1制动动力试验台上,对用该材料制造的高速列车制动闸片进行最高时速达300 km的工况测试。结果表明:该制动闸片的摩擦系数完全处于UIC标准的控制范围内,磨损率为0.37 cm3.MJ-1,并且产生的噪音低,振动小,导热性好,适合在时速300 km的高速列车上使用。

固结磨料研磨垫孔隙结构对其加工性能的影响

为了解决铜在研磨过程中铜屑黏附减小了容屑空间,易导致研磨垫钝化问题,本文尝试在亲水性固结磨料研磨垫(FAP)内部添加硫酸镁晶体,利用硫酸镁晶体遇水溶解的特性,在研磨垫表面制造不同特征的孔隙。实验在FAP中添加粒径为8目、170目、500目的硫酸镁晶体制造了3种不同孔隙分布的研磨垫,研究了不同加工参数下FAP研磨铜片时的材料去除速率、摩擦系数、表面形貌及磨屑特征。结果表明,仅含170目硫酸镁的FAP与含8目和500目硫酸镁、质量分数分别为5%和10%的FAP在研磨过程中出现了不同程度的钝化,而FAP表现出良好的自修整性能,研磨过程摩擦系数较大且保持平稳;在研磨液流量为60ml/min时,其材料去除速率为4.46μm/min,表面粗糙度Ra为159nm。

PCB化学镀镍漏镀现象分析

文章阐述了不同尺寸铜盘连接状况、掩蔽作用等对漏洞的影响,发现孤立的小铜盘(0.1mm)比大尺寸的铜盘(>0.1mm)更易发生漏镀,即漏镀易发生在小尺寸铜盘上,主要的原因与置换钯的速率不同相关。至于因掩蔽引发的漏镀现象,主要与平衡电化学势作用相关。在活化过程中,电子转移主要决定了漏镀发生与否。

铜粉含量对亲水性固结磨料抛光垫加工性能的影响研究

通过向亲水性固结磨料抛光垫中添加铜粉,改善抛光垫的抛光性能,研究铜粉添加量对抛光垫的理化特性及加工K9光学玻璃的材料去除率和工件表面质量的影响。结果表明:随着铜粉添加比例的增加,抛光垫的硬度增加,其材料去除速率呈现先增大后减小的趋势,当铜粉质量分数为5%时,抛光垫的材料去除速率达到最大值58.18 nm/min。同时加工后K9玻璃表面粗糙度也对应地呈现出先增大后减小的趋势,粗糙度Sa最大值为9.28 nm,最小值为2.53 nm。

抛光垫特性及其对300mm晶圆铜化学机械抛光效果的影响研究

利用扫描电子显微镜和接触式表面形貌仪分析了IC1000/Suba-IV和IC1010两种商用抛光垫的主要特性,并通过自行研制的超低压力化学机械抛光(CMP)试验机、四探针测试仪和三维白光干涉仪等研究了这两种抛光垫对300 mm晶圆铜互连的CMP材料去除率、片内非均匀性、碟形凹陷和腐蚀的影响规律.结果表明:IC1010比IC1000的硬度低、压缩率高、粗糙度大,IC1000为网格状沟槽、沟槽较宽、分布较稀,IC1010为同心圆沟槽、沟槽较细、分布较密;相同条件下IC1010比IC1000的材料去除率大、片内非均匀性好;在相同线宽下IC1000与IC1010的腐蚀几乎一致,IC1010的碟形凹陷比IC1000的略大.

固结磨料抛光中不同抛光液组分对铜的加工性能的影响

通过单因素法研究了抛光液中的各组分(双氧水、络合剂乙二胺、缓蚀剂BTA)的浓度对固结磨料抛光铜材的表面粗糙度及材料去除速率的影响。结果表明:在试验浓度范围内,随着双氧水体积分数的增大,材料去除速率升高,表面粗糙度值减小;乙二胺可显著提高材料的去除速率,但随着乙二胺体积分数的增加,表面粗糙度值减小;随着BTA质量分数的增大,表面粗糙度值增大,材料去除速率降低。双氧水体积分数为5%,乙二胺体积分数为0.8%,BTA质量分数为0.1%时,抛光效果最佳,抛光后工件表面粗糙度为4.41nm,材料去除速率达到2 932 nm/min。

时速350km高速列车用铜基闸片材料的摩擦性能

闸片是高速列车制动系统的核心部件,本文设计了350 km·h^(-1)高速列车用铜基闸片材料,对闸片进行了1∶1台架实验考核,重点分析了摩擦膜的性质及闸片的摩擦磨损性能.结果表明,研制闸片不仅具有优异的摩擦系数稳定性和低的磨耗,还具有不伤盘的特点.瞬时摩擦系数和平均摩擦系数均满足TJCL/307—2019标准的要求,摩擦系数稳定性为0.0015,250~380 km·h^(-1)制动速率范围内的摩擦系数热衰退仅0.027,在380 km·h^(-1)下的平均摩擦系数仍维持在0.35,平均磨耗仅0.06 cm^(3)·MJ^(–1).闸片优异的摩擦制动性能归因于形成了高强韧、低转移速率的摩擦膜.利用大粒径摩擦组元作为外部运动障碍钉扎摩擦膜.摩擦膜中的亚微米磨屑作为摩擦膜与对偶盘的啮合点,提供摩擦阻力,以保持高速制动时的摩擦系数.添加的易氧化组元为摩擦膜源源不断提供氧化物,研磨生成的纳米氧化物作为弥散相强化摩擦膜.通过多尺度颗粒的协同增强,实现了摩擦膜的动态稳定化,赋予了闸片优异的摩擦磨损性能.

印制板盘中孔工艺分析及可靠性研究

高密度、高可靠性印制板大尺寸BGA采用单盘盘中孔设计趋势越来越普遍。文章紧紧围绕盘中孔工艺流程,首先对行业标准中盘中孔铜包覆镀层及铜盖覆层验收规定进行解读,然后采取工艺过程分析和设计专项试验验证的方式,从复杂盲孔叠层结构对标准符合性的挑战、树脂研磨及塞孔方式对盘中孔平整性及非塞孔的影响、铜盖覆镀层缺陷对焊接性能的影响等角度进行分析和研究,最终形成该类印制板单盘盘中孔品质管控要点,以期提高产品可靠性。

CMP中铜的碟形缺陷的研究

具体分析了铜的碟形缺陷并非由于抛光垫的弯曲造成,但是与抛光垫的表面形态有关,在此基础上,分析了铜CMP的作用机制,初步定性指出造成铜的碟形缺陷的原因,并对缺陷进行建模。比较了铜的碟形缺陷的电阻实际测量值和理论计算值,发现带碟形缺陷的电阻均大于理论值,并且随着铜的线宽增大,碟形缺陷也呈增大趋势。详细比较了选择性抛光液和非选择性抛光液对碟形缺陷的作用,从理论和测绘图形上证明选择性抛光液是造成碟形缺陷重要因素之一。采用了综合的工艺实验,最后得出抛光垫的种类及选择性抛光液在过抛光的情况下,是造成铜碟形缺陷的主要因素。

Yb∶LuScO_3晶体的超精密光学加工及其激光性能

Yb∶LuScO_3晶体作为固体激光器的新型增益介质,其面形和表面质量严重影响激光器的光束质量,因此探索Yb∶LuScO_3晶体的超精度光学加工工艺参数具有重要意义。本文系统开展了Yb∶LuScO_3晶体超精密光学加工的工艺参数研究,针对Yb∶LuScO_3晶体在加工过程中容易破裂和表面质量较差的问题,提出了拼接上盘和树脂铜盘抛光垫的关键技术。首先,使用COMSOL Multiphysics有限元软件对拼接工艺中选取的不同保护垫料的应力进行仿真。接着,研磨阶段逐步减小B_4C磨料的粒径。然后,粗糙阶段使用树脂铜盘作为抛光垫,并对树脂铜盘抛光垫的作用进行了分析。最后,使用激光二极管泵浦加工好的样品进行激光输出实验。实验结果表明:基于该技术加工后的晶体表面粗糙度RMS=0.296 nm,面形精度PV=53 nm。在1 086 nm处获得了8.3 W的连续激光输出,斜效率为58%。该加工方法可以广泛应用于Yb∶LuScO_3晶体的高精度加工。

管件环缝根焊道铜垫成形法焊接实验

文章介绍了小口径管件环缝根焊道铜垫成形法。叙述了试验用的设备构造、几种焊接方法的选择,影响根焊道质量的因素等。结果表明:这种方法与常用的"手工单面焊双面成形法"或"STT单面焊双面成形法"相比,具有焊接速度快、焊缝合格率高、劳动强度低。

厚铜板产品控制要求和难点

厚铜板具有承载大电流、减少热应变和散热性良好的特性。文章从CCL厚铜板制作难点和注意事项、厚铜产品工程设计注意事项、厚铜产品PCB加工控制难点和注意事项及厚铜产品结构性问题四方面对厚铜板产品制作难点进行了分析汇总供大家共同探讨。

基于FEM的管道全自动打底焊用柔性衬垫的研究

在海底管线铺设时的环焊缝全自动焊过程中,一般采用带铜衬垫的内对口器配合大热输入焊接参数进行强制成形.由于高温熔池直接和刚性铜衬垫接触,焊根背面不能形成圆滑过渡的焊趾,应力集中较为严重;同时铜衬垫也烧损严重,存在焊缝渗铜和夹铜的风险,需要不定期进行更换.针对铜衬垫所存在的上述问题,本研究提出在铜衬垫表面再放置一层很薄的耐高温柔性衬垫材料,以避免铜衬垫与高温熔池的直接接触.基于有限元方法(FEM),使用有限元软件ABAQUS系统研究了柔性衬垫的厚度及材料的热导率、比热容等关键热物性参数对焊接温度场的影响规律以及衬垫对焊道背面成形的特殊作用.模拟结果表明,柔性衬垫的存在使得铜衬垫表面的峰值温度从700℃大幅下降至90℃以下,但其厚度对焊接温度场的影响很小;柔性衬垫的密度和比热容对焊接温度场的影响也很小;但柔性衬垫的热导率会明显影响熔池的大小、冷却速度及温度梯度的分布,进而对焊道的成形以及接头的组织和性能造成影响.模拟和试验结果都表明,合适的柔性衬垫材料可以大大降低铜衬垫表面的峰值温度,避免其烧损,同时还可以有效改善根部焊道的背面成形,使得铜衬垫作用下形成的周期性宽窄不均的背面熔宽变得均匀,且焊趾过渡也变得圆滑.