细间距用无铅焊锡膏及纳米增强研究

作     者：杨楠 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵麦群

授予年度：2018年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 080503[工学-材料加工工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：无铅焊锡膏 细间距 抗热塌性 IMC层 剪切强度 等温时效 

摘      要：电子封装基板尺寸不断减小,引脚数量不断增多,引脚线宽/引脚间距更加细小,为适应这种发展趋势,研究细间距专用无铅焊锡膏已成为焊锡膏研究的热点。间距减小,意味着焊点截面尺寸减小,对焊点的力学性能要求更高,纳米增强复合焊锡膏提高焊点的可靠性也是目前焊锡膏研究的热点。本文以Sn0.3Ag0.7Cu无铅焊锡粉为基础,研究了成膜剂、溶剂、触变剂及焊锡粉含量对焊锡膏助焊性、触变性以及抗热塌性的影响,通过优化成膜剂、溶剂、触变剂及焊锡粉含量,以期获得满足细间距甚至超细间距焊接要求的无铅焊锡膏。继而通过研究纳米TiO颗粒的添加对焊锡膏焊点界面的显微组织以及焊点力学性能的影响,以期提高焊点的可靠性。并获得以下主要研究成果:(1)成功开发了适用于细间距的无铅焊锡膏,其中助焊剂配方为:成膜剂40%(KE-604:Foral AX-E=2:3),溶剂35%(四氢糠醇:聚乙二醇单甲醚250=1:1),活性剂7.5%(己二酸:壬二酸=1:3),触变剂7%(改性氢化蓖麻油:脂肪酸酰胺腊6500=1:1),添加剂(聚异丁烯)余量,用该助焊剂与焊锡粉按照10.5:89.5的质量比混合所制备的无铅焊锡膏抗热塌性优异,在150℃和180℃下均可以满足大于等于0.06mm的间距不桥连,并且能够满足大于等于0.06mm细间距甚至超细间距元器件焊接,且细间距焊接性能优于适普商用无铅焊锡膏。(2)纳米TiO颗粒的添加使得焊点界面金属间化合物(IMC层)的生长得到了有效的抑制,焊点润湿性提高了,焊点的显微硬度以及剪切强度均得到了提高,且纳米TiO颗粒的最佳添加量为0.10%。同时,获得的复合焊锡膏仍然满足大于等于0.06mm细间距甚至超细间距元器件焊接。(3)在150℃等温时效下,随着时效时间的增加,焊点界面IMC层越来越厚,形貌由扇贝状逐渐转变为层状,焊点的剪切强度逐渐降低,断裂形式也从延性断裂逐渐转为准解理断裂。