表面氧化还原对锡铅（snpb）钎料润湿的影响

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要传统的焊接都是利用助焊剂去除焊料和金属基体表面氧化物来提高焊料与基体间的润湿性。焊接后，大部分焊剂被蒸发成气相，但有少量焊剂会残留在电路板上，从而腐蚀电路板，大大降低封装的可靠性。人们正在积极开发在保护性气氛或高真空条件下的无焊剂焊接工艺，而且几乎所有的润湿实验也都是在上述工艺下进行的，这就避免了使用焊剂带来的一系列不利因素。本文采用无焊剂连接技术研究了Sn63Pb37焊料在cu上的润湿性。实验利用5％I／2和95％At2的混合气体在无焊剂条件下还原金属氧化物的方法研

2、究了Sn63Pb37焊料在块体Cu上的润湿性。对焊料表面和不同氧化时间Cu表面进行了XPS分析．研究了Cu表面氧化物厚度和升温速率对润湿温度的影响。结果表明：l、焊料表面主要生成的是锡的氧化物，含有铅的氧化物；2、常温下，磨抛后的Cu基体在空气中放置5rain到5h不等时间，表面生成2．0到4．2nm厚的氧化物，该氧化物主要是Cu20；3、润湿温度随着Cu表面氧化时间(氧化物厚度)的增加而增大，Cu表面氧的含量对润湿行为有重要影响；4、润湿温度随着升温速率的增加而增大。计算出激活能E口为96．4a

3、：9kJ／tool，接近Cu20的还原激活能p115．09kJ／moD。为分析润湿机理，本文研究了Sn63Pb37焊料在Au上的润湿性。实验结果表明：在加热过程中，H2能够有效地与Cu20发生还原反应生成单质Cu和水蒸气，但不能有效还原焊料表面氧化物。Cu或Au能够快速扩散进入焊料内部，从而会引起氧化膜破裂，使熔融焊料突破氧化层从缝隙流出，同时焊料表面氧化物也可能溶进焊料内部。通过对焊料在Cu上快速铺展、缓慢铺展、未发生铺展和焊料在Au上铺展的界面及焊料内部的组织形貌进行分析，得出当熔融焊料与单质

4、Cu或Au直接接触时会发生反应，分别生成Cu．Sn金属间化合物和Au．Sn金属间化合物，表现出良好的润湿性。关键词；润湿；表面氧化；还原；升温速率：润湿温度哈尔滨工程大学硕士学位论文AbstractFluxes雠normallyusedinsolderingproc船sestol'elnovesurfaceoxidesonbothsolderandbasemetaltoimprovewe埘ngp曲加均n∞ofsolderonsubstrate．Aftersoldering,thefluxesa托m

5、ostlyevapor砒edintovaporphase,buttherearealways$0113．eresiduesleftonthecircuitboardthatmaycausecorrosionproblemsandreducepackagingreliability．Therefore,fluxlesssolderingtechnologyusingprotectingatmosphereOrhi【ghvacuumhasbeingdesired．Almostallscientific

6、we砸ngexperimentsa∞conducedusingabovetechnologytoavoidtheintroductionofdisadvantagefactorsassociatedwiththeu辩ofliquidfluxes．ThispaperanalyzedwettingofSn63Pb37solderoncopperusingfluxlesssolderingtechnology．Afominggas(5％I-12and95％Ar2)wasutilizedtoreducet

7、hemetaloxidesinthisexperimenttostudythewe仕ingofSn63Pb37solderonbulkofcopperintheabs锨offluxcondition．SurfacechemistriesofsolderandcopperwhichwasoxidizedfordifferenttimesWCl'eanalyzedbyX-rayphotoelectronspeeta'oseopyOos)．Theeffectsofthethicknessofoxideo

8、nCuandheatingrateonwettingtemperaturewerestudied．Theresultsshowedthat：1．themainoxideOilthesoldersurfaceis血oxides，andcon￡ainingleadoxides．2．1_heformationofCu20oxidelayerintlficknessof2．O-4．2nmwefefoundafterexposingthemilledandpolishedcopperSlll