低熔点无铅焊料Sn-Bi-X的研制与无铅焊接工艺研究

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第1章绪论

1.1引言

1.2锡铅焊料的特性分析

1.2.1锡铅焊料的优点

1.2.2锡铅焊料的缺点

1.3无铅焊料的发展历程及研究目标

1.3.1焊接过程对焊料的要求

1.3.2无铅焊料的必要特性

1.3.3无铅焊接的相关组织机构及立法过程

1.3.4无铅焊料的研究现状

1.3.5无铅焊料的研究趋势

1.4无铅焊料的组织和性能特点

1.4.1无铅焊料的分类及特性比较

1.4.2 Sn-Ag系合金的组织与性能

1.4.3 Sn-Bi系合金的组织与性能

1.4.4 Sn-Zn系合金的组织与性能

1.4.5 Sn-Cu系合金的组织与性能

1.5改善无铅焊料性能的方法

1.5.1合金中添加微量元素的影响机制及作用

1.5.2快速凝固在焊料制备中的作用

1.5.4扩散退火的作用及机理

1.5.5焊料的润湿机理及提高润湿性能的方法

1.6本论文研究的目的和意义

第2章新型低熔点Sn-Bi-X焊料的研究

2.1引言

2.2焊料合金的选择原则和方法

2.2.1无铅法案对焊料合金的要求

2.2.2纯锡作为无铅焊料存在的问题

2.2.3取代焊料中铅的金属应具备的特征

2.2.4锡的其它二元共晶合金作为无铅焊料的可能性

2.3焊料的成分设计及制备实验

2.3.1焊料的成分设计

2.3.2焊料的制备方法

2.3.3分析测试方法

2.4微量元素对焊料组织和性能的影响

2.5工艺对焊料微观组织和性能的影响

2.5.1冷却速度的影响

2.5.2扩散退火对焊点微观组织的影响

2.6 Sn-Bi-X无铅焊料的微观组织与性能

2.6.1焊料的熔点及微观组织

2.6.2快凝焊料重熔后的微观组织

2.6.3焊料的润湿性能

2.6.4焊料的力学性能

2.7本章小结

第3章无铅焊接的界面组织及性能研究

3.1引言

3.2试验方法

3.3无铅焊料BGA焊点界面微观组织及性能研究

3.3.1 BGA焊点的微观组织

3.3.2界面生长对BGA焊点力学性能的影响

3.4锡铅焊料及无铅焊料合金的微观断裂行为

3.4.1显微组织与力学性能分析

3.4.2焊料合金断裂行为的SEM原位观察

3.4.3焊料合金断裂行为的TEM原位观察

3.5快凝Sn-Bi-X带材焊接界面的热疲劳

3.5分析讨论

3.5.1 IMC引起的失效

3.5.2热循环引起的失效

3.5.3焊点空洞引起的失效

3.5.4形成良好焊接界面的必要条件

3.5.5焊接界面中IMC的生长机理

3.6本章小结

第4章无铅焊料焊接工艺研究

4.1引言

4.2 PCB表面处理工艺

4.2.1无铅PCB的设计

4.2.2无铅PCB的种类

4.2.3 OSP工艺研究

4.3回流焊接工艺研究

4.3.1温度曲线的设置及测试方法

4.3.2温度曲线中各温区的作用

4.3.3其它参数的设置

4.3.4回流焊焊接缺陷及解决方案

4.4汽相焊接工艺研究

4.4.1汽相焊接的特点

4.4.2实验方法

4.4.3实验结果及分析

4.4.4分析与讨论

4.5无铅波峰焊接中焊盘剥离问题研究

4.5.1波峰焊接中的焊盘剥离现象及产生机理

4.5.2试验设计

4.5.3试验结果

4.5.4焊盘剥离产生的原因分析

4.5.5抑制焊盘剥离的对策

4.6新焊料在我国新一代高性能计算机中的应用

4.7本章小结

第5章无铅焊料带来的新问题及解决方案

5.1引言

5.2无铅焊料在应用中存在的问题

5.2.1元器件和PCB基板在高温焊接时的适应性问题

5.2.2焊接设备与设施在高温焊接时的适应性问题

5.2.3无铅焊料组成合金的可焊性问题

5.2.4无铅焊料的焊点可靠性

5.3焊接工艺的变化带来的焊接质量问题

5.3.1焊接温度的变化

5.3.2表面张力的变化

5.3.3密度的变化

5.4设备问题

5.5板材问题

5.6元器件的问题

5.7锡须问题

5.8本章小结

结论

参考文献

致谢

附录