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随着表面组装工艺(SMT)的发展,无铅焊锡膏日益倍受关注。Sn-Ag-Cu系合金具有润湿性、流动性良好,还有良好的高温稳定性以及优良的抗疲劳和抗蠕变性能,被认为是替代传统含铅钎料的首选。但Sn-Ag-Cu共晶含银高,成本昂贵。本文选择低银的Sn-0.3Ag-0.7Cu亚共晶钎料。首先通过活性剂的复配、正交试验以及再优化得到综合性能优异的助焊剂,再将SnAg0.3Cu0.7合金粉末与助焊剂搅拌混合,得到具有高活性低残留的SnAg0.3Cu0.7焊锡膏,最后将纳米Ni颗粒添加到焊锡膏中,研究了纳米Ni颗粒对焊锡膏的性能以及界面IMC的影响。研究结果表明:(1)通过理论分析,选定了助焊剂中溶剂成分及质量比为乙醇:丙三醇:1.2-丙二醇:醚A=2:4:3:1。当氢化松香:聚合松香=3:1,质量分数为30%~40%时,焊点扩展率良好,焊后残留最少。当活化剂为草酸:柠檬酸:三乙醇胺=1:1:2时,助焊剂的pH值为5.09,其活性较强、焊点规则饱满,焊后残留量最小。当选择表面活性剂0P-10乳化剂与阴离子表面活性剂B为1:1,添加的质量分数为0.5%~1.5%时,可进一步增强助焊剂的活性,焊点的扩展率明显提高。(2)通过正交实验,获得了该次实验的相关因数对焊点扩展率的影响顺序为:溶剂>活化剂>表面活性剂>复配松香。经再次优化后得到活性相近、性能达标的三组助焊剂,其中扩展率最高为74.01%,均比市售助焊剂的活性高、腐蚀性低。助焊剂活性越强,钎料的扩展率越大,其润湿力也越大,松香型助焊剂中添加过量成膜剂会降低钎料的流动性,影响助焊剂的活性。(3)制备的三种焊锡膏其印刷焊点的铺展面积最大为62.59mm2,焊锡膏中助焊剂残留最少约为4.8%。助焊剂的活性越强,焊点铺展面积越大,钎焊反应时温度分布越均匀,越能加剧Sn和Cu原子的热运动,增大Sn与Cu原子反应结合,导致界面IMC生长更加连续均匀,但生成的IMC层更厚。(4)添加纳米Ni颗粒能够在熔融SnAg0.3Cu0.7钎料的表面发生偏聚,降低其表面张力,改善其铺展性。当添加质量分数为0.05%和0.1%时,在IMC表面会形成(Cu,Ni)6Sn5界面化合物,其形貌由扇贝状变成较为平缓的波浪状,其表面会突起较多细小的葵花瓣状的IMC,其厚度略微增加。(5)在等温时效中,界面IMC的厚度均随着时效时间的延长而增大,形貌变成平缓层状。当纳米Ni添加质量分数为0.05%时,与未添加纳米Ni相比,其IMC形貌基本无变化;当纳米Ni添加质量分数为0.05%和0.1%时,促进IMC在时效中(Cu,Ni)6Sn5层的生长,抑制Cu3Sn层的生长,与未添加纳米Ni相比,其IMC的厚度明显增加。