电子表面封装无铅软钎料的研制

摘要

论文从制备的钎料合金的润湿性能、超电势问题、钎料电阻、熔点和钎料断裂等方面,对钎料的性能进行分析,进而优化钎料的成分.钎料的钎焊性能在很大程度上决定于钎料的润湿性,文中采用铺展面积法来测定钎料的润湿性能,通过测定钎料润湿性能随温度变化的曲线来预测钎料实用化焊接的可行性工艺温度范围.研究中发现Sn-Zn系钎料在富氧环境中的钎焊性能劣于传统钎料,但是通过改善钎剂表面性能可以使钎料钎焊性能大幅度改善.研究中发现Bi的加入可很大程度地降低钎料的熔点,同时Bi还可以改善钎料的润湿性能,Bi质量百分含量在5％左右时,Sn-Zn-Bi系润湿性能较好.在酸性溶液中,阴极Sn-Zn系钎料的超电势比传统钎料超电势低,合金元素Bi的添加会适当提高钎料的超电势,Bi含量在<5％(wt)时Sn-Zn-Bi系钎料的超电势随Bi含量增加而升高,同时随Zn含量的增加,也会使超电势有一定程度升高.通过对钎料密度的测定,粗算无铅纤料的使用成本,同时测定出无铅钎料的电阻率比传统钎料低.通过对钎料接头断口形貌的初步研究,推测钎焊接头的主要断裂形式.最后,通过对实验数据的分析,对实验的钎料合金成分进行了优化,提出了具有良好实用前景的Sn-Zn基多元合金钎料,其合金成分范围为含Zn:4~6.5％,Bi:1~3％,Ag:0.5~1.0％,或Cu:0.3％,余量为Sn.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1无铅软钎料的研究、开发意义

1.2表面组装技术对钎料的要求

1.3传统锡铅钎料的利弊

1.4无铅钎料的性能及发展趋势

1.5无铅钎料开发应用中的技术问题

1.6本文的主要研究内容及技术路线

第二章无铅钎料的设计

2.1无铅软钎料合金研制的性能要求

2.2无铅软钎料合金的设计原则

2.3合金成分设计

2.3.1根据Sn基二元相图设计合金成分

2.3.2 Sn-Zn-Bi-Ag/Cu系合金的均匀设计

2.4本章小结

第三章钎料合金的熔炼与制备

3.1钎料合金试样的制备方法

3.2钎料的溶剂覆盖法熔炼过程

3.2.1熔炼流程

3.2.2合金原材料的选择

3.2.3熔炼工艺

3.2.4钎料合金原料的余量计算

3.2.5钎料成分的能谱分析

3.3本章小结

第四章钎料钎焊性能的测试和分析

4.1无铅软钎料的钎焊原理

4.2钎焊性能的测试方法

4.3钎料合金的润湿性能实验及结果

4.3.1润湿性能实验测量过程

4.3.2钎料润湿面积实验结果及分析

4.4本章小结

第五章钎料合金的超电势问题

5.1超电势力对无铅钎料研制的意义

5.2超电势的实验原理实验方法

5.3实验结果

5.3.1钎料的阴极极化

5.3.2钎料的阳极钝化

5.4本章小结

第六章钎料的物理特性

6.1钎料的密度

6.1.1测量方法

6.1.2实验结果及分析

6.1.3钎料合金原料成本计算

6.2钎料的电阻系数

6.2.1测量方法

6.2.2钎料电阻系数测量结果及分析

6.3钎料的熔点

6.3.1钎料熔点的重要性

6.3.2熔点测试结果分析

6.4本章小结

第七章钎焊接头的断裂初步研究

7.1钎焊接头的断口试样制备

7.2断口分析

7.2.1宏观断口观察

7.2.2微观断口分析

7.3本章小结

第八章结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和已完成待发表的论文

致谢

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