焊接与连接工艺

0617141Domex700MC钢性能及其焊接接头显微组织分析〔刊,中〕/章友谊//西华大学学报(自然科学版).—2006,25(2).—80-83(G)0617142基于最小能量原理的LCCC焊点三维形态建模与预测〔刊,中〕/阎德劲//桂林工学院学报.—2006,26(1).—107-110(D)基于最小能量原理和焊点形态理论,建立了LC-CC器件焊点三维形态预测模型。运用该模型对焊点钎料桥连过程进行了数值模拟。结果表明,钎料体积、间隙高度、焊盘尺寸对LCCC焊点三维形态有显著的影响。在间隙高度为0.03mm、宽度为0.70mm、焊盘长度为1.90mm的条件下,避免焊点产生桥连的临界钎料体积…     

随机振动加载条件下QFN焊点的优化设计

采用基于最小能量原理和有限元数值分析方法的Surface Evolver软件，建立了四方扁平无引脚器件（QFN：Quad Flat No-lead）焊点三维形态预测模型；选取焊盘长度、焊盘宽度、焊料体积和间隙高度作为四个关键因素，采用水平正交表设计了9种不同的QFN焊点工艺参数水平组合，建立了这9种焊点的三维形态预测模型，得到了不同工艺参数水平组合下的QFN焊点形态；分析在随机振动加载条件下，焊盘长度、焊盘宽度、焊料体积和间隙高度四个工艺参数的改变对QFN焊点的应力应变的影响；通过对因子趋势图分析表明：在随机振动加栽下焊盘长度和焊盘宽度对焊点应力应变影响较大，间隙高度和焊料体积对应力应变影响较小；使QFN焊点应变值最小的参数细合为：焊盘长度为0．8mm；焊盘宽度为0．37mm；间隙高度为0．15mm；焊料体积为0.014mm^3。     

SMT焊点元件与基板间隙的预测及其对焊点三维形态的影响

基于能量最小原理，采用三维有限元方法，考究了片式元件与基板的间隙对ＳＭＴ焊点三维开矿的影响，利用焊点系统的能量数据，分析元件与基板的间隙。研究表明，元件与基板的间隙对焊点三维形态有重要影响，元件与基板的间隙随焊点钎料量的增加和焊盘伸出长度匠减小而增加，提出了间隙与钎料量，焊盘伸出长度关系的回归模型。     

BGA焊点的形态预测及可靠性优化设计

制定了BGA(球栅阵列)焊点的形态预测以及可靠性分析优化设计方案，对完全分布和四边分布的两种BGA元件，通过改变下焊盘的尺寸得到不同钎料量的焊点，并对其形态进行了预测，建立了可靠性分析的三维力学模型。采用有限元方法分析了元件和焊点在热循环条件下的应力应变分布特征，预测了不同种类和不同形态的BGA焊点的热疲劳寿命，由此给出了最佳的上下焊盘比例范围。     

SnAgCu钎料焊点电化学迁移的原位观察和研究

通过恒定电压条件下的水滴实验,对Sn-4Ag-0.5Cu钎料焊点的电化学迁移(ECM)行为进行了原位观察和研究。结果表明,树枝状的金属沉积物总是在阴极上生成,并向着阳极方向生长,在接触阳极的瞬间,发生短路失效。外加电压不超过2 V时,形成的沉积物数目往往比较少并且粗大。焊点间距的减少和外加电压的增加都会使得ECM造成的短路失效时间显著缩短。当钎料不能完全包裹焊盘或者焊盘局部位置上钎料的厚度很薄时,发生ECM的金属除了来自钎料焊点,还来自Cu焊盘;钎料中的Ag不发生迁移。     

钎料熔滴键合接头的成型过程与微观组织特征

本文利用钎料熔滴键合方法实现了传感器与基板焊盘之间的互连，对这种工艺下的接头形态、接头的形成过程及微观组织特征进行了研究。结果表明，熔滴的初始温度是影响焊点形态的关键因素，只有当初始温度达到一定值时才能形成完整焊点；润湿铺展过程中，熔滴接触焊盘的瞬间将发生扁平变形，随后扁平端的回收将促进润湿铺展的进行，另外，两侧焊盘导热条件的差异使得两侧润湿铺展过程异步进行；钎料熔滴能够利用其自身携带的热量与两侧焊盘形成良好的冶金结合，界面反应充分，同时快速的凝固条件使得接头微觋细织细小，均匀。     

光纤固定软钎焊焊点的三维形态模拟

本文在建立光纤固定软钎焊焊点模型及能量边界条件的基础上,利用有限元方法对焊点三维形态进行数值模拟并分析材料及结构等参数对焊点形态的影响规律.基于能量最小原理并利用形态模拟数据,得出钎料量及焊盘尺寸对光纤与焊盘间隙高度的影响规律,以及光纤横向偏移量对回复力的影响规律.研究结果表明:针对一定的焊盘相对尺寸,当钎料量大于临界值,最小间隙高度随着钎料量的增加而成线性增加;光纤横向偏移量小于一定值时,回复力随着偏移量的增加成线性增加.研究结果对于通过调整结构及工艺参数来控制光纤对准偏移具有指导意义.     

多芯片组件倒装焊焊点三维形态预测研究

基于最小能量建立了多芯片组件倒装焊焊点成形预测模型,对其三维焊点形态进行了有效预测。通过对预测结果进行数据分析与处理,建立了钎料体积和预定间隙与焊点亮度之间的预测关系表达式。     

钎料量对通孔再流焊焊点强度的影响规律

以波峰焊工艺焊点强度为标准,研究在不同钎料量下通孔再流焊焊点的强度.同时考虑了印制电路板厚度对焊点强度的影响.结果发现当钎料量超过临界值时,通孔再流焊点的强度可以和波峰焊焊点强度相比拟.观察焊点的外观形态及内部钎料填充情况,找出它对焊点强度的影响规律,为焊点质量目检提供了参考标准.     

电子封装与组装焊点界面反应及微观组织研究进展

软钎焊焊点界面反应是连接金属的最古老的冶金工艺过程。随着倒装芯片(FC)、球栅阵列(BGA)和芯片级封装(CSP)等面封装技术的兴起,近年来Sn基钎料被广泛应用于微电子制造,包括芯片和基板之间的封装互连以及基板与印制电路板之间的组装互连。这就需要系统地研究Sn基钎料焊点界面反应及微观组织。从形态学、热力学和动力学的角度回顾总结了SnPb共晶钎料、高Pb钎料和无Pb钎料与Cu、Ni、Au/Ni/Cu、PdAg焊盘之间的界面反应。     

LGA焊点形态对焊点寿命影响的有限元分析

通过Surface Evolver软件对LGA焊点进行了三维形态预测,利用有限元数值模拟对LGA焊点在热循环条件下寿命进行了分析。研究了热循环条件下LGA焊点的应力应变分布规律,随着焊点远离元件的中心位置焊点所受到的等效应力、等效应变和塑性应变能密度逐渐增大,从而得出处于外面拐角的焊点最先发生失效的结论。基于塑性应变范围和Coffin-Manson公式计算了焊点热疲劳寿命;找出了LGA焊点形态对焊点寿命的影响规律,模板厚度一定时PCB焊盘尺寸小于上焊盘时LGA焊点的热疲劳寿命与PCB焊盘尺寸成正比,大于上焊盘时成反比,大约相等时焊点寿命最大。当PCB焊盘和模板开孔尺寸固定时,通过增大模板厚度来增加焊料体积在一定程度上可提高LGA焊点的热疲劳寿命,但是模板厚度增大到一定值时LGA焊点寿命会逐渐降低。     

氮气保护在无铅化电子组装中的应用

无铅钎料的高熔点、差润湿性给SMT传统的焊接工艺带来了很大冲击,并且对焊点质量也产生了很大的影响。为了防止氧化,改善钎料与焊盘、元件引脚之间的润湿性,提高产品合格率,目前在电子纽装中普遍采用氮气保护。针对几种常用无铅钎料进行了氮气气氛中润湿性和焊点组织的分析,并初步研究了氮气保护对焊点质量和氧化渣的影响。结果表明：氮气保护可以改善无铅钎料润湿性,细化焊点组织,减少氧化渣量,而且对焊点外观和成品率也有一定的影响。     

冷却速率对无铅钎料和焊点质量影响

阐述了再流焊冷却速率对无铅钎料和焊点质量的影响的研究现状.已有的研究结果表明:冷却速率对于无铅钎料的微观组织、拉伸性能、金属间化合物的形态和尺寸以及焊点中的凝固缺陷等都有显著的影响.选择合适的冷却速率可以提高焊点质量.     

基于微电子互连应用的无铅高频感应加热重熔技术研究

本文讨论了一种新的高密度微电子面阵封装与组装互连的重熔方法,高频感应加热重熔技术。通过感应加热使得无铅钎料熔化并在焊盘上润湿形成成型良好的的钎料凸台和互连焊点。采用该方法钎料凸台可以在较大的工艺范围内成型,并且可以较容易地实现对钎料凸台和互连焊点的高度控制。通过红外温度测量证明了在合适的工艺区间内树脂基板的温度远低于焊点。实验证明该方法具有局部发热、较高的加热／冷却速率和易于控制焊点形态等特点。     

热循环加载条件下SMT焊点应力应变过程的有限元分析

ＳＭＴ焊 热循环条件下的应力应变过程分析是ＳＭＴ焊点可靠性的重要方向。本文采用粘弹塑性材料模式描述ＳｎＰｂ钎料的力学本构响应，对非城堡型ＬＣＣＣ焊蹼结构进行三维有限元分析，考察焊点在热循环加载过程中的应力应变等力学行为。研究结果表明，焊点钎料内的高应力发生在热循环的低温阶段，升降温过程中的蠕变和非弹性应变的累积显著，蠕变应变在非弹性应变中占主导地位，应力应变滞后环在热循环的最初几个周期内就能很快稳     

脉冲频率及扫描方式对光纤激光软钎焊的影响

为了研究光纤激光软钎焊中激光脉冲频率和扫描方式对焊接质量的影响,通过用12 W的100%功率的SP-12P型脉冲式光纤激光扫描软钎焊系统在覆铜板上对Sn-Ag-Cu无铅钎料进行软钎焊实验,并对不同脉冲频率、不同扫描方式下的激光软钎焊技术进行实验研究.结果表明,在直线扫描方式下,高于超声波频率的500 kHz脉冲激光束作用于焊点时,会在钎料与焊盘之间的界面处发生空化作用,破碎氧化膜,使钎料在焊盘上润湿铺展,实现脉冲激光对无铅钎料Sn-Ag-Cu在覆铜板上的扫描软钎焊.     

细间距器件焊点桥接研究

根据能量最小原理建立SMT焊点形态预测的三维数学模型,模拟了焊点桥接成形过程并对模拟结果进行实验验证。通过分析模拟结果,对SMT焊点钎料桥接机理进行理论研究。     

铜焊盘与锡合金焊点界面物相分析及可靠性探讨

Sn60Pb40焊料与铜焊盘的焊接界面中金属间化合物Cu6Sn5的形成与长大以及在热循环过程中的组织粗化是影响焊点可靠性的重要因素。作者根据SMT工艺的实际情况，使用Au—Sn共晶焊料、Sn60Pb40焊料分别涂覆在铜合金基板表面，并分别在320℃、240℃下保温1min，冷却形成焊点，利用X射线研究分析了两种不同焊盘基材与Sn60Pb40钎料、Au—Sn共晶钎料的钎焊界面的物相。运用经典相变理论、低周疲劳失效的机理以及“柯肯达尔”效应，就优异焊点的形成、物相产生、温度循环后组织粗化与增加Ni阻挡层，对提高焊接接点的温度循环可靠性的作用进行了分析与探讨。     

片式元件与基板间隙对无铅焊点可靠性的影响

采用非线性有限元方法,讨论了片式元件与基板的间隙对Sn-2.5Ag-0.7Cu无铅钎料焊点的应力分布和热疲劳寿命的影响。结果表明,当间隙高度为0.1~0.2mm时,焊点薄弱处——元件底部拐角处、焊根的顶部和底部以及焊趾顶部具有较低的应力,此时预测得到焊点的热疲劳寿命也最长。这一结果对于焊点几何形态的设计及优化具有指导意义。     

片式元件SMT焊点三维形态计算与试验测量

由于ＳＭＴ中焊点形态影响焊点质量和可靠性，国外对ＳＭＴ焊点形态的预测和控制研究有所重视。文中用有限元方法对ＲＣ３２１６片式元件焊点三维形态进行计算，考虑了焊点钎料量对焊点三维形态的影响；提出了一种用触针测量法研究点三维形态的实验方法，并对计算结果和实验结果进行了比较，结果表明，计算结果与实验结果吻合良好。