當(dāng)前相關(guān)法規(guī),如歐盟的《廢棄電子電氣設(shè)備指令》（WEEE）和《關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》（ROHS）,以及中國的《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》已經(jīng)正式生效,與此對應(yīng),國際上各電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家正積極致力于自己的產(chǎn)品向無鉛化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。目前國內(nèi)外在無鉛焊料的開發(fā)和研究方面做了大量工作,但是出于高可靠性的考慮,當(dāng)前航空電子產(chǎn)品仍處于有鉛焊接工藝。但隨著發(fā)達(dá)國家的元器件供應(yīng)商退出軍品市場或禁運(yùn)、過時(shí)淘汰,導(dǎo)致無法采購具有豁免權(quán)的有鉛器件,無鉛器件應(yīng)用在軍用類和航空類的電子產(chǎn)品的研制趨勢已經(jīng)不可阻擋。本文首先在QFN器件焊接試驗(yàn)中,摸索出無鉛回流焊曲線的制程范圍,并對比優(yōu)選出了最佳錫膏（ALPHA CVP-390）;其次以優(yōu)選后的錫膏進(jìn)行BGA、QFP焊接試驗(yàn),優(yōu)化印刷試驗(yàn),回流曲線的優(yōu)化試驗(yàn);最后對焊點(diǎn)進(jìn)行X-ray檢測,金相分析。利用Ansys軟件對BGA無鉛焊點(diǎn)進(jìn)行力學(xué)仿真分析,對模型加載溫度循環(huán)載荷,觀察應(yīng)力應(yīng)變的分布情況,確定危險(xiǎn)焊點(diǎn)的位置,并對焊點(diǎn)的熱疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)測。本文研究成果對于無鉛錫膏的選擇、評價(jià)和對應(yīng)用表面組裝技術(shù)的無鉛化生產(chǎn)有著廣泛的指導(dǎo)意義。對電... 

【文章來源】：北華航天工業(yè)學(xué)院河北省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

焊接溫度曲線

面，此時(shí)焊料中的原子開始擴(kuò)散到母材當(dāng)中，母材中的少量原子也開始溶解到焊料當(dāng)中，由于加熱過程為母材和焊料原子提供了熱能，當(dāng)獲得兩者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需要的能量后，大量焊料原子與母材原子在焊料與母材界面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成新的合金，加熱時(shí)間越長，參與發(fā)生反應(yīng)的原子越多，生成的金屬間化合物也越多，停止加熱后，新生成的合金在母材與焊料界面上形成合金層，通常也稱為金屬間化合物（IntermetallicCompound，IMC）層，溫度持續(xù)降低，當(dāng)下降到焊料液相線溫度以下時(shí)，焊料由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，形成最終焊點(diǎn)。其大致過程如圖2.2所示。圖2.2焊接過程2.3IMC對焊點(diǎn)的可靠性2.3.1IMC的形成Cu-Sn界面IMC的生長，以SnPb焊料焊接Cu電極為例：在焊接過程中Pb不會參與IMC的冶金反應(yīng)。因此，熔融的焊料和固相的Cu一接觸就立即形成Cu6Sn5。隨著溫度的升高和回流時(shí)間的延長，Sn原子和Cu原子將通過IMC層中相互擴(kuò)散，使IMC的厚度不停增加，同時(shí)的銅的含量也隨著加重，由重量百分比40%增加到66%,形成新的合金組分Cu3Sn。只要界面IMC層的生長反應(yīng)超過溶解反應(yīng)，那么IMC的凈生長就會發(fā)生。

點(diǎn)，但如果放在高溫老化環(huán)境下，IMC厚度還會增加。IMC層的厚度隨老化的時(shí)間的平方根呈線性增長，且金屬間化合物和釬料之間的界面逐漸變?yōu)槠矫鏍�。關(guān)于IMC厚度的最佳范圍，研究表明，當(dāng)金屬合金層的厚度處于0.5um時(shí)，焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度最佳，當(dāng)厚度處于0.5～4um之間時(shí)，焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度可以接受，當(dāng)厚度小于0.5um時(shí)，由于金屬合金層的太薄，導(dǎo)致焊點(diǎn)幾乎沒有強(qiáng)度，當(dāng)厚度大于4um時(shí)，由于金屬間合金層厚度太厚，與基板材料、焊盤、元器件焊端、焊料合金之間的熱膨脹系數(shù)差別很大，并且結(jié)構(gòu)疏松，呈現(xiàn)脆性，因此抗拉強(qiáng)度也變小，如圖2.3所示。圖2.3金屬間合金層厚度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系2.4空洞2.4.1空洞的形成焊點(diǎn)中出現(xiàn)的空洞都是因?yàn)樵诤附釉倭鞯娜刍^程中，熔融焊點(diǎn)中的氣體在焊點(diǎn)凝固之前沒有及時(shí)排出去而導(dǎo)致的[13]。影響焊點(diǎn)空洞形成的因素有很多種，如錫膏、再流焊曲線的設(shè)置、焊接氣氛氣壓、PCB的表面鍍層等，下面將分別敘述。（1）錫膏對空洞形成的影響：錫膏中的助焊劑的沸點(diǎn)越低越容易形成空洞，因?yàn)橐?

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本文編號：3336442