论文摘要
表面贴装（SMT）技术和球栅阵列互连技术在小型电子产品、微型电子器件的组装中已经成为主流方法。在回流焊过程中如何将钎料液体控制在由焊盘规定的特定区域，避免焊接过程中桥连缺陷的发生，是焊盘设计和工艺参数要考虑的关键问题。此外，当前无铅化已是大势所趋，而无铅焊料的熔点比传统Sn／Pb钎料的要高，润湿性相对也较差，这使得电子组装工艺中更容易出现桥连等焊接缺陷，这些因素凸现出研究无铅钎料液体润湿控制问题的重要性。针对上述问题，本论文主要开展了以下三方面的研究：1．SnAgCu无铅钎料润湿基本性质的研究SnAgCu液态钎料在Cu基体上的润湿为反应润湿，通过SnAgCu焊料球和焊膏在Cu基体上润湿过程的在位观察和润湿角的测量，发现SnAgCu液态钎料在Cu基体上只发生铺展，润湿角减小，而不会发生润湿角由小变大的去润湿现象。钎料在基体上的润湿铺展过程伴随着界面金属间化合物（IMC）的形成，表现出反应润湿的基本特征。2．SnAgCu液态钎料在非润湿线上的去润湿现象在铜基底上加工出200μm、270μm、450μm宽的非润湿线，对不同厚度的焊膏回流过程中形成的钎料液体在不同宽度非润湿线上去润湿的情况进行了研究，运用简化模型结合界面能最小化原理，得到了焊料液体能够发生分割的高度H与非润湿线宽度W的关系H＜0.877(1-cosθ24)W，实验结果与之基本吻合，该结果间接反映了电子封装中桥接发生的本质。3．SnAgCu液态钎料在非润湿圆上的去润湿研究了非润湿圆的直径为520μm、700μm、960μm的基底上不同厚度的焊膏在回流过程液态钎料的去润湿情况，运用能量最小化原理得到了液态钎料在非润湿区发生去润湿的焊膏临界厚度的数值计算方法，理论计算的焊膏临界厚度与实验得到的焊膏临界厚度基本相符合；结果表明，在所研究的微尺度范围，界面能在液态钎料去润湿过程中起关键作用，重力势能所起的作用较小，可以忽略不计。对液态钎料在非均匀基底上的润湿行为的研究，有助于揭示锡钎焊连接密度的极限，对新的高密度连接技术的提出有一定的价值，对推动电子产品的小型化、微型化有重要意义。