新型In-Ag无铅焊膏的制备及其性能研究

新型In-Ag无铅焊膏的制备及其性能研究

论文摘要

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。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 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
  • 相关论文文献

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