新型In-Ag无铅焊膏的制备及其性能研究

摘要

表面贴装技术(SMT)作为目前最流行的电子封装技术之一,被广泛应用于电子行业生产中。焊膏作为SMT中最重要的封装材料,其性能的好坏直接影响电子产品的质量。随着SMT向高密度、高精度、微型化方向发展,对焊膏的性能也提出了更高的要求。本文对新型In-Ag焊膏的印刷和焊接性能进行研究,并探讨添加纳米Ag颗粒对In-Ag焊膏焊接性能及微观组织的影响。
　　 采用旋转流变仪测定不同配比焊膏的粘度和触变指数,用扫描电镜(SEM)观察焊点微观组织、润湿角及断口形貌,利用X射线能谱仪(EDS)分析焊点基体及金属间化合物(IMC)层成分,采用显微硬度计测试焊料合金的显微硬度,用力学试验机测试焊点的剪切强度。研究结果表明:
　　 (1)In-Ag焊膏的粘度值随着粉末质量分数的增加而增大,焊膏的粘度随着转速的增加而降低。在相同配比下,细粉(-400～+600目)所配制焊膏粘度值均大于粗粉(-200～+325目)所配制的焊膏粘度值。
　　 (2)粉末质量分数为85％的细粉焊膏和87.5％的粗粉焊膏抗坍塌性能最好,印刷后焊盘均没有出现桥连和漏印现象,两者的粘度分别为444.1 Pa·s和427.9 Pa·s。
　　 (3)峰值温度为160℃的焊接曲线所得焊点球形度好,表面光亮,助焊剂残留少,IMC层成分为(Ag,Cu)In2,厚度约为3μm,润湿性能优异;其剪切强度最高,为6.38MPa,焊点断裂模式为韧性断裂。
　　 (4)随着纳米Ag颗粒添加量的增加,焊料合金的熔点有轻微下降,润湿性和合金显微硬度有所提高,剪切强度先升高后降低。
　　 (5)添加纳米Ag颗粒后,焊膏基体中的二次相和界面IMC层的生长得到了一定的抑制。经过多次回流焊后,IMC层厚度有所增加,IMC层上的颗粒存在两层结构,表面为一层很薄的(Ag,Cu)2In,内部为(Ag,Cu)In2。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 表面贴装技术概述

1.2.1 SMT的发展

1.2.2 SMT的特点

1.3 国内外无铅焊膏的研究现状

1.3.1 无铅焊膏概述

1.3.2 无铅焊料基本要求

1.3.3 常用无铅焊料

1.3.4 低温无铅焊料的研究

1.4 颗粒强化复合焊料的研究

1.4.1 增强颗粒的分类及基本要求

1.4.2 复合焊料的制备方法

1.4.3 国内外颗粒增强复合焊料的研究

1.5 本课题研究目的及内容

第二章 实验与检测

2.1 引言

2.2 实验原料

2.3 实验设计

2.3.1 实验设备及方法

2.3.2 检测方法

第三章 In-Ag焊膏的印刷性能与焊点组织性能的研究

3.1 引言

3.2 In-Ag焊膏印刷性能研究

3.2.1 焊膏配比设计

3.2.2 合金粉含量对焊膏粘度的影响

3.2.3 合金粉含量对焊膏触变性能的影响

3.2.4 焊膏抗坍塌性能研究

3.3 焊点组织性能的研究

3.3.1 焊接曲线的设计

3.3.2 焊接工艺对焊点表面及界面组织的影响

3.3.3 焊接工艺对焊点润湿性能的影响

3.3.4 焊接工艺对剪切性能的影响

3.4 本章小结

第四章 纳米Ag颗粒增强In-Ag复合焊膏的研究

4.1 引言

4.2 复合焊膏的设计

4.3 纳米Ag颗粒对复合焊料熔点的影响

4.4 纳米Ag颗粒对复合焊料润湿性能的影响

4.5 纳米Ag颗粒对复合焊料显微组织的影响

4.5.1 焊点基体显微组织

4.5.2 焊点界面显微组织

4.6 纳米Ag颗粒对复合焊料力学性能的影响

4.6.1 显微硬度

4.6.2 剪切强度

4.7 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果