提高SnAgCu无铅钎料润湿性及焊点可靠性途径的研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要采用润湿平衡法研究了不同温度下Sn3.0Ag0.5Cu无铅钎料在Cu基体（两种镀层）上的润湿时间和润湿力，采用铺展试验法研究了不同温度下该无铅钎料在Cu基体上的润湿角，研究了钎焊温度及基体镀层对Sn3.0Ag0.5Cu无铅钎料润湿性的影响规律。结果表明：随着温度升高，Sn3.0Ag0.5Cu无铅钎料在两种基体上的润湿性得到显著提高，在260℃时，Sn3.0Ag0.5Cu无铅钎料具有最佳的润湿性能，且在Ni/Au镀层上的润湿性优于在OSP镀层上的润湿性。采用SMT水清洗系统对模拟试件及贴装片式电容的PCB板焊

2、后表面残留物进行了水清洗试验，研究结果表明：采用Sn3.0Ag0.5Cu无铅焊膏在PCB板焊盘上贴装片式电容后，采用水基清洗剂进行水清洗，PCB板表面残留物浓度值可以满足相应标准要求；清洗时间对清洗效果有较大的影响。采用高温存贮试验方法，研究了SnAgCu/Cu及SnAgCu/Au/Ni/Cu表面贴装焊点的可靠性，并测试了高温存贮试验后的焊点抗剪强度；采用光学显微镜观察了焊点剪切断口的宏观组织，采用扫描电镜观察了断口的显微组织，分析研究了焊点的断裂机制。研究结果表明：SnAgCu/Cu及SnAgCu/Au/Ni/Cu焊点的抗剪强度随高温存

3、贮时间的延长均有所降低，但试验结果均能达到相应标准要求，因此焊点在本试验的环境条件下其可靠性完全满足要求；研究结果表明：SnAgCu/Cu焊点的强度高于SnAgCu/Au/Ni/Cu焊点的强度，且SnAgCu/Cu焊点受高温存贮的影响较SnAgCu/Au/Ni/Cu焊点小，即在高温环境条件下，OSP焊盘上焊点的可靠性优于Ni/Au焊盘上焊点的可靠性，断口宏观组织及断口微观断裂机制分析结果证明并解释了上述变化规律。本文针对Sn3.0Ag0.5Cu无铅钎料的润湿性及可靠性所进行的系统、深入的研究结果，为Sn3.0Ag0.5Cu无铅钎料在某型号

4、产品上的应用提供了理论依据和数据支持。关键词:无铅钎料，润湿性，铺展性，水清洗，高温存贮，可靠性I提高SnAgCu无铅钎料润湿性及焊点可靠性途径的研究ABSTRACTBymeansofwettingbalancemethodandspreadabilitymethod,thewettingtime,wettingforceandthewettinganglesofSn3.0Ag0.5Culead-freesolderweretestedundertheconditionsofdifferenttemperaturesandcoatings

5、onsubstrates.TheresultsindicatethatwiththeincreaseoftesttemperaturethewettabilityofSn3.0Ag0.5Culead-freesolderonsubstratesimprovesremarkably,thesolderpossessesbestwettabilityat260℃andthewettabilityofSn3.0Ag0.5CusolderonNi/AucoatingsubstrateisbetterthanthatofthesolderonOSP

6、coatingsubstrate.PCBandsimulativespecimenssolderedwithlayerresistanceswerecleanedbySMTwater-cleaningsystem.Theresultsindicatethatafterbeingcleanedbywatercleaningsolution,theconcentrationofresidueonPCBsurfacewithlayerresistancesmountedbySn3.0Ag0.5Cusolderpastemeetstherequi

7、rementofcorrelativestandardsbutcleaningparameters,suchascleaningtime,havegreateffectoncleaningresults.ExperimentsonreliabilityofSnAgCu/CuandSnAgCu/Au/Ni/CusolderedjointswascarriedoutundertheconditionofhightemperaturestorageandtheshearstrengthofSnAgCu/CuandSnAgCu/Au/Ni/Cus

8、olderedjointswastested,macrostructuresoffracturewereobservedbyopticalmicroscope,microstructureso