无铅焊料的蠕变行为研究进展
纳米压入法研究无铅焊料应变率敏感性

0.7Cu及 Sn-3.5Ag无铅 焊 料 的 室 温 应 变 率 敏 感 性 进
行研究。相同压 深 下,压 入 载 荷 随 着 加 载 应 变 率 的 提
高而增大;3 种 焊 料 的 接 触 刚 度 均 随 压 深 近 似 线 性 增
加 ,不 同 应 变 率 下 弹 性 模 量 基 本 不 变 ;硬 度 随 着 应 变 率
3 结 果 与 讨 论
3.1 载 荷 -位 移 曲 线 图 1 为 不 同 加 载 应 变 率 (P·/P)下 Sn-3.0Ag-
0.5Cu、Sn-0.7Cu、Sn-3.5Ag 的 载 荷-位 移 曲 线。 可 以 看出 当 载 荷 相 同 时,应 变 率 越 小,压 入 产 生 的 位 移 越 大,即较低的应变率产生了较大的压入深度,材 料表现 出明显的应变率 敏 感 性。 对 于 粘 塑 性 软 焊 料[15],应 变 率 较 低 时 ,达 到 相 同 的 载 荷 所 需 时 间 较 大 ,压 入 过 程 中 粘 性 变 形 充 分 ,产 生 了 较 大 的 压 入 位 移 。
关 键 词 : 无 铅 焊 料 ;应 变 率 敏 感 性 ;纳 米 压 入 ;力3
文 献 标 识 码 :A
DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.01.009
1 引 言
Sn-Pb焊料以其较低的回 流 焊 接 温 度 和 优 异 的 焊 接性能在微电 子 互 连 中 起 到 了 至 关 重 要 的 作 用,但 长 期使用会给人 类 的 生 活 环 境 和 生 命 安 全 造 成 危 害,近 年来关于新型无铅焊料的开发及对其综合性能的研究 方兴未艾 。 [1-2] 无铅焊料为微电 子 组 件 的 互 连 提 供 电 、 热及机械连接,在 提 供 电 气 连 接 的 同 时 也 保 证 了 各 组 件的机械固定,因 此 对 于 无 铅 焊 料 相 关 力 学 性 能 的 研 究就显得尤为重要。
Sn_4_8Bi_0_7Cu无铅焊料的压入蠕变行为

由图 2可知, 压头压入的位移量随着温度的升 高和应力的增加而增大, 焊料的蠕变趋 势很明显。 就每一个图, 即在相同温度下, 压力越大, 压入位移 量也越大, 蠕变也越快。分别比较 4个图的相同应 力情况, 压入位移量 也随着温度的 升高而增大。 4 个图中, 蠕变第一阶段的蠕变量较小, 蠕变曲线的特 征不明显, 而稳态蠕变阶段曲线特征明显, 压入位移 量与压入时间基本呈线性关系。由于随着压入位移 的增加, 压头受到的阻力增加, 与压头端面接触的表 面受到的应力减小, 曲线上无拉蠕变所表现的第三 阶段。在较低温度和低应力时 ( 如图 2( a)、( b) ) 蠕
Sn-B i无铅焊料因其熔点低, 是一 种具有潜力 的无铅焊料。低熔点在钎焊中有很大优势, 特别 适用于不具有 高温性 能的电 子元 件和 电路板 [ 4] 。
焊料及焊点的蠕变性能对产品可靠性 有着重要的 影响。本文对 Sn-4 8B -i 0 7Cu无铅焊料的压入蠕 变行为进行研究, 得到其 应力指 数、蠕变 激活 能、 材料结构常数, 以及蠕变本构方程, 并讨论其压入
常数; 是应力; n 是应力指数; Q 是表观蠕变激活
第 2期
曾 明 等: Sn-4. 8B-i 0. 7Cu 无铅焊料的压入蠕变行为
71
能; R 是气体常数; T 是绝对温度。
通过对式 ( 1) 进行变换, 可知: ln 和 ln 成直
线关系, 斜率为应力指数 n;
ln
和
1 T
成直线关系,
斜率为-Q /RT。
收稿日期: 2010-01-26 基金项目: 四川省教育厅重点培育项目 ( 07ZZ033) ; 西华大学材料加工工程省级重点学科基金支持 作者简介: 曾 明 ( 1965-) , 男, 四川成都人, 教授, 主要研究方向为新材料及成型技术研究。
无铅焊锡丝用助焊剂的研究及发展趋势

无铅焊锡丝用助焊剂的研究及发展趋势摘要:随着现代化社会发展,人们环保意识增强,对含铅、含汞等电子产品谈之色变,因此也进一步推动了无铅电子产品的大力研发和推广。
手工焊接在电子产品焊接中发挥不可替代的重要作用,而无铅焊锡丝用助焊剂的研发势在必行。
需要对各种类型的无铅焊锡丝用助焊剂进行科学性分析与研究,明确其应用要点,推动研究力度,为行业发展提供动力支持。
本文主要对无铅焊锡丝用助焊剂的研究现状以及未来发展趋势进行综合性分析。
关键词:无铅焊锡丝助焊剂研究发展趋势现代化经济发展背景下,人们的环保意识增强,加强对对自身身体健康的关注力度。
而铅这类物质对人体健康破坏性较大,而且还容易引起环境污染。
因此,越来越多的国家禁止使用含铅产品。
这种国际背景下,无铅焊料被逐渐被研发出来,并得到广泛应用。
无铅化的发展对电子行业带来了极大的技术挑战,只有秉持绿色设计和制造的理念,加大无铅焊料的研发力度,才能为其全面推广与应用奠定良好的基础。
[1]随着现代化科学技术的发展,再流焊接与波峰焊接技术日渐盛行,优势明显。
但是手工焊接仍然是一种不可或缺的重要技术方式,尤其是在复杂组装工艺中是穿孔组建作业中需要应用到,同时在对家电、仪表仪器等进行焊接、补焊时往往需要应用到焊锡丝。
基于此,需要对无铅焊锡丝用助焊剂进行持续性研究。
一、助焊剂作用、特性、分类我国在2007年初颁布相关法律文件,不再准许使用含有铅、汞、镉等有毒有害物质的电子产品。
现阶段我国逐渐向无铅时代进行过渡。
结合当前的研发成果来看,无铅焊丝用助焊剂包含很多类型,而且可以结合分类指标的不同,对其进行如下分类:按照松香角度,氛围松香型、低松香型、无松香型;从而卤素含量包含低卤素和无卤素;从焊后清洗角度包含清洗型和免清洗型。
[2](一)作用在电子产品组装技术应用中,势必要应用中助焊剂,在具体应用中,主要发挥其物理、化学特性,达到钎焊目的,形成保障和焊点质量。
随着在现代化科学技术发展支持下,气氛焊接、真空焊接方式被研发和应用,但是成本较高,可操作性较低,而且应用稳定性不足,因此,现阶段在电子产品封装行业中,仍然使用助焊剂作为主要方式。
Sn_0_3Ag_0_7Cu低银无铅微尺度焊点的蠕变性能研究_尹立孟_姚宗湘_耿

微尺度焊点在电子封装系统和结构中通常起到 电连接、散热以及机械连接等关键作用,大部分电 子产品的性能退化与提前失效是由于微焊点的力学 失效造成的,而蠕变就是其中最主要的力学失效形 式之一[1-4]。当同系温度大于 0.5 时,焊点钎料合金 的蠕变变形就会非常明显。然而,无论采用传统Sn-Pb 钎料还是新型无铅钎料,即使是在室温环境下工作,
从图 2 中可以看出,所有微尺度焊点的蠕变曲
线均呈现出典型的蠕变特征,即出现了明显的三个
蠕变阶段:初始蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕
变阶段。同时,在相同应力载荷(15 MPa)作用下,
随着温度的升高,微焊点在稳态蠕变阶段的蠕变速
率增大,如 125 ℃时,微焊点的稳态蠕变速率为 8.8×10–5/s,是 80 ℃时的近 30 倍。但是温度升高导
其中,采用添加质量分数 5%ZnCl2的松香酒精 作为钎剂,钎焊时温度控制在高于钎料熔化温度 20~30 ℃,待钎料熔化填满两铜引线间隙后保温 10 s 左右后风冷至室温。然后,将焊好的微尺度焊点样 品精细磨平、抛光,直至其最终焊点直径为 400 μm、 焊点高度为 200 μm。
所有精密蠕变实验均在高精度的动态力学分析 仪DMA(Q800,TA-Instruments)上进行,DMA的 力解析度为 0.1 mN,应变解析度为 1 nm,夹具选用
σ 为应力;n 为应力指数;Q 为蠕变激活能;R 为气
体常数;T 为热力学温度。其中蠕变激活能 Q 是幂
律公式中一个重要的参数,对于分析蠕变变形的规
Sn-Bi系无铅焊料可靠性的研究进展

Sn-Bi系无铅焊料可靠性的研究进展摘要:电子封装产业的无铅化是国民经济发展的重要方向,本文根据近年来无铅焊料的新发展趋势,着重叙述了Sn-Bi系无铅焊料的研究进展,阐述了Sn-Bi系无铅焊料的优缺点,以及合金化对其性能的改良情况。
最后展望了无铅焊料的发展趋势和新的发展思路。
关键词:Sn-Bi焊料;无铅;可靠性;脆性1 前言传统电子行业中,Sn-Pb焊料以其优异的物理冶金性能,广泛应用于电子封装领域。
然而Sn-Pb焊料中主要金属元素铅是有毒重金属,美国和欧盟均相继通过立法对含铅电子产品逐步禁止使用Sn-Pb焊料。
针对这一趋势,各主要工业国相继开展了无铅钎料的研制,目前商业化最成功的无铅焊料为SAC305(典型成分:96.5%Sn/3.0%Ag/0.5%Cu)和其同系列焊料。
三元Sn-Ag-Cu焊料降低了Sn-Ag焊料的高成本,也增加了焊料在铜基板上的润湿性,是电子封装行业里最受欢迎的无铅钎料。
当前,无铅焊料的研发主要目标是在性能、成本上完全替代Sn-Pb焊料,除前文叙述的Sn-Ag-Cu合金外,Sn-Zn、Sn-Cu、Sn-Ag二元合金及其衍生多元合金的性能均不如Sn-Pb合金,尤其是在焊料温度方面[1],Sn-Pb合金的共晶温度点约为183oC,而Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Zn系合金的共晶温度分别约为221oC、227oC和198oC,均高于Sn-Pb合金,这给电子封装可靠性带来了十分不利的影响。
Sn-Bi合金以其低熔点(139oC)广泛应用于温度敏感器件、防雷等设备的封装,尤其在多层基板封装工艺上更加适合回流工艺。
此外,Sn-Bi系合金的抗热疲劳性能及抗蠕变性好、润湿性好,且Bi能够降低或阻碍Sn合金中的锡须生长,极大地增加了电子封装的应用可靠性[2]。
但同时,Sn-Bi系合金的缺点也很明显:脆性高、延展性差、机械加工性能差。
合金化成为了克服Sn-Bi系合金缺点的主要手段。
2 Ag、Cu添加对Sn-Bi合金的影响。
改善sn-bi系无铅钎料力学性能的研究进展

改善系无铅钎料力学性能的研究进展闫丽静,黄永强,纪海涛,张艳华(广东科技学院机电工程学院,广东东莞523083)摘要:电子产品微型化、集成化、绿色化促进了无铅钎料的发展。
Sn-Bi系钎料以其优良的综合性能成为近年来比较有发展潜力的低温无铅钎料之一,但是Sn-Bi系钎料中Bi的脆性在很大程度上限制了其应用。
综述了Ag、Cu、Zn、Sb、Ni、稀土元素以及冷却方式和温度对Sn-Bi系钎料力学性能的影响及机理,并展望了改善Sn-Bi系钎料力学性能的研究方向。
关键词:Sn-Bi系钎料;合金元素;力学性能中图分类号:TG425文献标志码:C文章编号:1001-2303(2020)02-0041-04 DOI:10.7512/j.issn.1001-2303.2020.02.08本文参考文献引用格式:闫丽静,黄永强,纪海涛,等.改善Sn-Bi系无铅钎料力学性能的研究进展[J].电焊机,2020,50(2):41-44.收稿日期:2019-12-07基金项目:东莞市社会科技发展(一般)资助项目(20185071541102);2016年广东科技学院重点项目(GKY-2016KYZD-2);2019年度广东科技学院大学生创新创业训练计划项目作者简介:闫丽静(1980—),女,硕士,副教授,主要从事无铅钎料性能的研究。
E-mail:82229023@。
0前言近年来,随着新型电子元器件向着微型化、薄型化、集成化和绿色环保方向发展,要求封装基板和印刷电路板越来越薄,为了避免回流处理时过度加热而损害较薄印刷电路板,低温焊接技术受到业界越来越广泛的关注。
为此,电子封装中连接器件与基底间的钎料就需要具有较低的钎焊温度。
Sn-Bi系合金钎料具有熔点低、润湿性好、力学强度高、价格低廉等优点[1-2],特别是Sn-58Bi共晶钎料熔点只有139℃,低于目前主流无铅钎料Sn-Ag-Cu熔点近80℃,已在低温焊接工艺和发光二极管(LED)等无铅电子产品组装焊接中得到广泛应用。
纳米无铅焊料的研究进展

I 1 . S h e n z h e n K e y L a b o r a t o r y o f A d v a n c e d M a t e r i a l s . S h e n z h e n G r a d u a t e S c h o o l , H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , S h e n z h e n 5 1 8 0 5 5 . C h i n a ; 2 . Y i k S h i n g T a t I n d u s t r i a l C o . L t d . , S h e n z h e n 5 1 8 1 0 1 . C h i n a )
2 0 1 4 年1 月
第3 5 卷 第1 期
E l e c t r o n i c s P r o c e s s T e c h n o l o g y
电 子 工 艺 技 术
・
综述 ・
纳米 无铅焊料 的研 究进展
杨 明 ,韩蓓蓓 ,马鑫 ,李明雨
( 1 . 哈 尔滨工 业大学 深圳研究 生院先进材料深 圳重 点实验室 ,广东 深圳 5 1 8 0 5 5 ; 2 . 深圳市亿铖达工业有 限公 司 ,广 东 深圳 5 1 8 1 0 1 ) 摘 要 :电子 封装 互 连 过程 中 ,无 铅 锡基 焊 料 是 常用 的连 接 材料 。然而 ,由于 其较 高 的熔 点 ( 2 1 0~
2 4 0℃ ),在 电子器 件连接过 程中需施加较 高的 回流温度 ,这 不仅增加 了电子组 装过程 中的能耗 ,也 大大降低 了器件 的可靠 性 。纳米无铅 焊料具有热力学 尺寸效应 ,其熔 点较块体 材料有大幅度 的降低 ,从 而受到了越来越 广泛 的关注 。综述 了近年来 国内外纳米无 铅焊料 的发展动态 ,介 绍了常用 的纳米无铅焊 料的制 备方法及影响纳 米颗粒 尺寸的 因素 ,总结 了纳米无铅焊料在 应用和存放过程 中所产 生的问题 ,同时也对 纳米无铅 焊料 未来产业
Au80Sn20无铅钎料的可靠性研究

Au80Sn20无铅钎料的可靠性研究*范琳霞,荆洪阳,徐连勇(天津大学材料科学与工程学院,天津 300072)摘要:随着电子产品小型化,无铅化的发展,对焊料提出了更高的要求。
无铅钎料Au80Sn20由于具有优良的力学性能在高可靠性气密封装和芯片焊接中被广泛应用。
本文综述了近几年来Au80Sn20的发展状况,重点介绍了该焊料的可靠性研究。
关键词:无铅钎料;Au80Sn20;可靠性;力学性能Reliability Study Of Au80Sn20 Lead-free SolderFan Lin-xia, Jing Hong-yang, Xu Lian-yong(School of Materials Science and Engineering,Tianjin University ,Tianjin 300072,China) Abstract: with the miniaturized and lead-free development of electronic products ,higher demand is put forward about solder . Lead-free solder Au80Sn20 is widely applied in high reliable hermetic package and die welding due to excellent mechanical property.The text summarizes the development status of Au80Sn20 in recent several years,and emphasizes to introduce the reliability study of the solder.Keywords: Lead-free Solder; Au80Sn20; reliability; mechanical property1 前言共晶SnPb焊料作为主流的互连材料长期以来一直广泛用于电子工业中。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Ab ta t La . e od r h v pae bS o est b d l u e l to i tro n c tc n lg. h i s rc: e df es l s aer l dP .ns l r o ewi y sdi e crnc i ecn e t e h o y T eman r e e c d e n e sn o
sle cmp s in A tr h ttersac rn h raifrc se . o r o oio . fe a,h ee rht dj ti ae oe atd d t t e n s S K yW od : e df esles Ce p FpC i B A e rs La - e o r; re; l h ; G r d i p
包 括三个 部分 :凸点下 的金属 化层 ( B U M)、凸点 和基板 互连焊 盘。而在s片 A 焊盘 上形成 的 U M通 i l B
常 有三层结 构 :扩散 阻挡/ 附层 、润湿 层和抗 氧化 粘
层 。焊料 合金通过一次 回流焊在 s片A 焊盘 的U M上 i l B
形 成凸点 ,再通 过二次 回流焊实现 凸点与基板 C / i uN/
r er o p is i l i r pm ca i e a h t o t n u n c e ehn m&c e cntui qao,h f c n r p r e i fo t s ead s c h n , cdg e s r p ostte ut n t e et o e o re o jn i n e i v e i e f s c e p p t s is z
p o lm o a - e o es rs o s i y i t er h sc l n c a ia po e t s e p c l r e e i a c , r p o e r b fl df e s l r e p n i l s h i p y ia a d me h n l r p r e , s e i l ce p rs t n e ae o rr e e r d bi t c i ay s
要 作用 是 传递 电力 与 电路讯 号 ,提供 散 热途径 ,承
载与保护封装结构 。 I S 基 焊 料 合 金 ,如 共 晶 焊 料 f S3 7 n 6 1 Pb, 3 3
A 焊盘 的冶金 连接 ,最后 形成 图 1 示 的s片/ u 所 i 凸点/
基板 的互 连结构 。
lu zo gU iest f c nea dT c n l y Wu a 3 0 4 C ia H ah n nv ri o i c n e h oo . h n4 0 7 . hn; y Se g Wu a ain l a oaoy o po l to i , h n4 0 7 , hn) h nN t a Lb rtr r tee rnc Wu a 3 0 4 C ia o f O c s
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ta bS o es R v w h ee rhdv l m n f re e a i fe df eslesi rcn e r,nv wso eea h nP .ns l r. ei ters ac eeo e to e pb hvo o a. e o r n e e t as i i f v rl d e p c r I r d y e s
A v n e n R s a c fC e pB h vo fL a ・r eS le s d a c si e e r ho r e e a iro e dfe od r
Z HANG We - i A i g CH h n L e- n W UYi ig nf , N B n , AI e , VW i e S we , - n p
D c me t o e A A tceI : 0 13 7 (0 )40 30 o u n d : ril 10 .4 42 1 0 .1 .6 C D 2 9
在 电子信 息产 品的微 型化 、低 成本 、多功 能 、 便 携式 以及 高 可靠 性 的要 求 下 ,微 电子封 装技 术不 断创新 ,导致倒 装 芯 片及其 他 面阵列 封装 技术 在微 电子封 装 中得 到广 泛应 用 ,成为 芯片 封装 技术 和表 面贴 装技 术走 向微 小化 的主流 技术 。 电子封装 的主
电子 工 艺 技术
2 1年7 第3卷第4 02 月 3 期
Ee to isP o e sT c n lg lcr nc r c s e h oo y
13 9
无铅焊 料 的蠕 变行 为研究进展
张文斐 ,安兵 ,柴跣 ,吕卫文 ,吴懿平
( 中科 技大学材料学 院 ,湖 北 武汉 4 0 7 ; 华 3 0 4 武汉光 电国家实验室 ,湖北 武汉 4 0 7 3 0 4)
摘
要 :无铅焊 料 已经 逐渐代 替锡铅 焊料广 泛应用 于 电子产 品连接技 术 。但 其在环 境 中的物 理和机械 性
能 ,尤 其是蠕变性能却低 于锡 铅焊料合金 ,成为无铅 焊料 可靠性 的主要 问题 。综述 了近些年来 无铅焊料蠕变性 能 的研究 ,包括蠕变机制 、蠕 变本构方程 、焊点尺 寸 、无 铅合金成分 、金属 间化合物 以及微观 组织 结构对蠕变 性 能影 响等主要研究热点 ,并对此领域 的发展做 出 了展望 。 关键词 :无铅 焊料 ;蠕变 ;倒装芯片 ;B A G 中图分类号 :T 6 文献标 识码 :A 文章编 号 :10 ~ 4 4( 0 2 0 — 13 0 N0 0 137 2 1 ) 4 09—6