无铅焊料的可靠性研究论文

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1、无铅焊料的可靠性研究毕业论文目录第1章绪论1无铅焊料的发展1第2章无铅焊料简介32.1无铅焊料的技术要求32.2无铅焊料的状况3第3章无铅焊料的优缺点分析53.1焊料的三大弱点53.1.1润湿性差53.1.2熔点高53.1.3金属溶解速度快53.2Sn-Ag-Cu系63.2.1Sn-Ag-Cu优点63.2.2Sn-Ag-Cu缺点63.3Sn-Cu系63.3.1Sn-Cu优点：73.3.2缺点73.4Sn-Zn（-Bi）系73.4.1Sn-Zn优点73.4.2Sn-Zn缺点83.5Sn-Ag-In-Bi系83.5.1Sn-Ag-In-Bi优点83.5.2缺点8第4章无铅焊料的开发与应用104

2、.1无铅焊料的锡原料供应量104.2焊料现状与有效使用方法104.3其它研究课题15第5章过渡阶段有铅、无铅混用应注意的问题175.1关于过渡时期无铅焊接可靠性的讨论175.2锡晶须问题18II5.3空洞、裂纹及焊接面空洞或称微孔185.4金属间化合物的脆性195.5机械震动失效205.6热循环失效205.7电气可靠性205.8无铅焊接可靠性讨论小结205.8.1隐蔽的缺陷使无铅产品的长期可靠性增加了不确定的因素215.8.2影响无铅产品长期可靠性的因素21第6章无铅焊料及其可靠性的研究进展226.1无铅焊料及焊点的成分、组织与性能226.1.1Sn-Ag系合金Sn-Ag226.1.2Sn

3、-Zn236.1.3Sn-Bi246.1.4Sn-Sb系与Sn-In246.2无铅焊料的微电子应用与可靠性问题256.3焊点的剪切疲劳与蠕变问题256.3.1电迁移（Electromigration）问题266.3.2无铅焊料引入的新的可靠性问题26第7章无铅技术最新动态287.1无铅法规正全面实施287.2无铅制造进展迅速287.3无铅系统开发任重道远297.4无铅焊料呈现系列化和多样化297.5无铅元器件正重点突破307.6无铅设备/工艺力求精益求精307.7无铅的可靠性正广泛试验307.8无铅凸点制备有待推广307.9无铅标准尚待统一31第八章结论32致谢33参考文献34II无铅焊料

4、的可靠性第1章绪论无铅焊料的发展将金属铅用作低温焊料已有多年的历史，其优点在于铅锡合金可在较低温度下熔化，而且铅的储量丰富、价格便宜。但随着人们环保意识日益增强，作为污染土壤和地表水的潜在因素，业界对铅的使用限制越来越多。尽管电子行业所用的铅占不到世界铅耗量的1%，但由于该行业所废弃的焊接件占废弃铅元素比例迅速增加，因此表面贴装业的无铅化也成为一项迫切的课题。90年代初，美国率先提出了无铅工艺率并制定了一个标准来限制产品中的铅含量，但由于当时无铅工艺还不成熟，加上这样做会加大厂商的制造成本，所以标准最终未能执行。但无铅工艺的发展没有停滞，制造商正在积极讨论在材料、回流焊温度、PCB、装配过

5、程和检测等方面制定统一的标准。据悉，摩托罗拉今年通讯产品中的无铅产品将占5%以上，2010年全部实现无铅化；日本电子信息技术产业协会将在2005年全部实现无铅化；欧洲委员会限制使用含铅产品的立法也将于2006年1月1日生效。元器件的无铅电镀是贴装行业实现无铅化的首要条件，也是贴装企业对元器件供应商的迫切要求。由于无铅电镀和含铅电镀的工艺基本是一样的，故电镀的无铅化难度相比贴装无铅化要简单一些，关键是要选择适当的替代合金，使镀层质量和使用性能能够满足焊接要求。镀层质量是指电镀不产生晶须、表面光泽好、与镍层结合牢固。使用性能包括：湿润性(润湿角、一定温度下的润湿时间)、与焊料接合强度、回流焊后

6、的气孔、抗老化性能等。目前比较成功的无铅电镀合金有两种：美国开发的Ni-Sn系统和日本开发的Cu-Sn系统，基本满足了上述镀层质量和使用性能要求。大量实验表明，当采用传统的铅锡焊料时，这些新镀层的使用性能与Pb-Sn镀层不相上下；但当改用无铅焊料时，必须把回流焊温度提高到260℃才能达到Pb-Sn焊料在235℃回流焊时的润湿及结合程度。无铅焊料的选择贴装无铅化，主要在于无铅焊料的选择及焊接工艺的调整，其中尤以无铅焊料的选择最为关键。选择无铅焊料的原则是：熔点尽可能低、结合强度高、化学稳定性强。人们先后研究过许多锡基合金，概述如下：Sn-3.5Ag：是众多无铅焊料的基础，溶点221℃（Sn-

7、Pb焊料的熔点为183℃），液态下表面张力大、润湿性差、强度高、抗蠕变性强。Sn-3.8Ag-0.7Cu：熔点217℃，Cu的引入不仅降低了熔点，且显著改善了润湿性能。245℃即具有很好的润湿性，但在表面贴装时，由于大元件较大的热容量，回流焊温度需提高到260℃。对有引线及无引线元件的热循环试验表明，Sn-Ag-Cu不比Sn-Pb焊料差。良好的可靠性和合适的工艺参数使得该合金成为线路板贴装时的最佳无铅焊料，美国国家电子制