无铅BGA 焊接工艺方法研究

以焊接无铅BGA器件为目的,在三种主要焊接工艺方法中选择有铅焊料焊无铅BGA的工艺方法.通过调整回流焊炉各温区参数,得到适用于这种工艺方法的温度曲线,并通过外观、X射线、染色与渗透、剪切力、金相剖切对焊接质量进行分析.分析结果表明:该工艺方法焊接的无铅BGA焊点外观符合目检要求;X射线下没有发现焊点的明显缺陷;环境试验后,焊点的剪切力符合标准要求;染色试验未发现被染色的焊球;焊点的金相图显示结合处焊接良好,且满足合格焊点的金属间化合物厚度要求(0.5～50 μm),这种工艺方法能够较好的完成无铅BGA器件的焊接,有一定的应用价值.     

电子产品中铅焊接金脆问题浅析

针对航天电子产品广泛采用的Sn-Pb焊料在镀金表面焊接形成焊点的工艺,分析了工业及国内外航天相关标准文件中对焊接后焊点中含金量的要求以及焊点含金量、时效、器件不同封装形式对焊点可靠性的影响,并深入分析了合金焊点金相组织结构,最后介绍了一般去金工艺要求与去金不到位而导致器件失效案例。     

62Sn36Pb2Ag 焊料和63Sn37Pb 焊料在硅光电池电极焊接中的对比

分别使用62Sn36Pb2Ag焊料和63Sn37Pb共晶焊料焊接模拟式太阳敏感器硅光电池电极,通过力学试验和加速热循环试验,对比分析了两种焊料形成的焊点性能和显微组织结构。研究表明,由于Ag元素的加入,与63Sn37Pb焊料相比,62Sn36Pb2Ag焊料焊点显微组织内部颗粒状的Ag3Sn有效起到了位错钉扎的作用,在强化焊点的同时,也提高了焊点抗热失配能力和抗蠕变性能。在经历力学试验和-105~+105℃循环试验后,62Sn36Pb2Ag焊点裂纹扩展率远低于63Sn37Pb焊点。在给定的试验条件和温度循环范围内,62Sn36Pb2Ag焊料的抗热失配能力和高温抗蠕变性能较63Sn37Pb焊料表现更加优异。     

卫星钛导管钎焊焊料研究

钎焊料是实现卫星钛导管安装位置氩气保护高频钎焊的三大技术关键之一。本文简述了用于卫星钛导管钎焊的钎焊料试验研究结果。通过对Ti-Cu-Ni、Ti-Zr-Ni、Ag-Al-Mn和49Ti-49Zr-2Be等钎焊料与纯钛的钎焊工艺性能试验、接头与无水肼介质的相容性试验、接头强度试验等比较,确定了用于卫星钛导管钎焊焊料的化学成分(10-20%铜、14—25%镍、余为钛)和熔化温度(890—920℃)。钛导管接头,用该钎料在氩气保护下进行高频钎焊时,能满足卫星钛导管的各项技术要求,可代替钛锆铍钎焊料用于卫星钛导管的钎焊。     

宇航微波组件连接技术可靠性分析

针对宇航微波组件制造过程中的射频同轴电连接器与微带板之间的连接技术,以焊料硬连接、镀金铜带Ω形连接及金带包焊为研究对象,分析比较了不同连接技术的原理与特点,提出了相应的工艺控制要求与注意事项,并以SMA型电连接器为试验对象,对不同连接技术进行了鉴定试验验证、电性能测试及热应力仿真等可靠性评估与分析。结果表明：焊料硬连接焊点在经历力学鉴定试验和200次温度循环试验后出现疲劳纹,镀金铜带Ω形连接和金带包焊焊点则未出现异常;金带包焊的电性能与焊料硬连接较为接近,在1~8 GHz内基本满足使用要求,镀金铜带Ω形连接的电性能一致性较差;相同温度载荷下,硬连接焊点的最大热应力远大于镀金铜带Ω形连接及金带包焊,采用金带包焊的力学设计裕度远大于硬连接。     

无铅焊点热疲劳状态估计

为获取元器件焊点的热疲劳状态信息,采用了焊点剪切力测试方法和非线性最小二乘数据拟合法。以1210片式电阻器件无铅焊点为研究对象,开展了剪切力-热疲劳状态试验研究工作。依据0、300、600、900、1200、1 500个周期温度冲击下的焊点剪切力试验数据,采用非线性最小二乘的Gauss-Newton法,并利用Matlab编程的手段获取了剪切力数据的拟合曲线。以"剪切力值下降30%"的失效标准划定失效界线,利用拟合曲线推算出焊点失效时的循环周期数为1 439.04。试验证明焊点剪切力能够反映出焊点的热疲劳状态,该方法可用于焊点的疲劳状态监测、估计,满足对于焊点疲劳状态的监测需要,同样适用于其他类型焊点的疲劳状态估计。     

稀土Y对Sn-58Bi焊料合金组织性能的影响

在真空熔炼炉中采用氮气气氛保护方法熔炼制备不同Y含量的Sn-58Bi-x Y(x=0.0%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%(质量分数,下同))合金,研究不同含量的稀土Y对Sn-58Bi合金的组织、熔化特性、润湿性及剪切强度的影响,并分析稀土Y对Sn-58Bi/Cu焊点形成过程及其焊点剪切强度的影响。结果表明:稀土Y能细化Sn-58Bi合金铸态组织,Sn-58Bi-x Y合金的组织为富Sn相、富Bi相以及两相形成的层片状共晶组织,稀土元素Y会在Bi中固溶、富集;稀土Y对Sn-58Bi合金的熔点、熔程影响较小;Y的添加,降低了合金的润湿性能,但能提高焊料的硬度且在0.4%时焊料硬度达到最大值24.18HV;稀土Y能提高Sn-58Bi-x Y/Cu焊点的剪切强度,在0.2%Y时Sn-58Bix Y/Cu焊点剪切强度达53.55 MPa;Y能促进Sn-58Bi焊料与Cu在焊接过程中的反应并形成Cu6Sn5金属间化合物。     

BGA封装互连焊点温度及电流密度分布的模拟与验证

芯片互连焊点承受的电流密度越来越大,给电子产品的服役可靠性带来了新的挑战.本文利用有限元软件对BGA封装互连焊点内温度及电流密度分布进行了模拟分析,结果表明:互连焊点的芯片端和基板端存在很大的温度差,在本模拟条件下,最大温度梯度可达到5.38×103K/cm;在焊点的电流入口/出口处存在电流拥挤,其电流密度比平均电流密...     

基于国产金锡焊料的功率芯片焊接工艺及可靠性研究

金锡焊料具有强度高、抗氧化性好、抗疲劳、蠕变性能优良等优点,在混合集成电路中得到越来越多的应用,尤其是在大功率高可靠集成电路中通过共晶焊接来降低封装热阻和提高芯片焊接可靠性。本文分析了国产金锡焊料的基础特性,基于国产金锡焊料采用手动方式进行功率芯片摩擦共晶焊接关键控制参数焊接工艺研究;对功率芯片金锡焊接宇航应用可靠性进行验证。结果表明,经历系列严苛的宇航环境热力学试验,剪切强度满足相关标准要求并保持强度稳定,显示了焊接的高可靠性。     

多层弹性叠片氢气保护钎焊

本成果采用多层大面积弹性薄片组件氢气保护局部钎焊技术 ,成功地解决了飞行试验用的ＪＺ7减振器中弹性组件钎焊的技术关键 ,工艺难度较大 ,属先进水平。同时解决了焊接方法、焊料研制、焊接设备、工艺等一系列问题 ,及时配合完成了ＪＺ7减振器的研制任务。本成果在航天产品中有推广应用价值 ,在民品生产中也获得推广应用。解决了多层弹性叠片组件钎焊的技术难题。多层弹性叠片氢气保护钎焊@李连清     

AuNi9 导电环刷丝的钎料成分改进及性能分析

采用Sn Pb、In Pb和In Pb Ag三种钎料对航天器控制系统中的Au Ni9刷丝进行了钎焊试验,对钎焊接头的力学性能、断口形貌以及微观组织、化合物相成分进行对比分析,探讨改进后钎料对钎焊接头化合物层形成的影响。结果表明,Sn Pb钎料钎焊Au Ni9刷丝接头区域靠近金合金一侧产生了明显的化合物,主要包括:Au Sn4及Au Ni2Sn4和Ni3Sn4化合物相。In Pb钎料能明显降低钎焊接头脆性,接头区域未发现金属间化合物的产生。InPb Ag钎料不仅能保护铜导线的镀银层,而且钎焊接头还会产生细小的强化相Ag2In,增强接头剪切强度。     

铜与铜镶嵌非晶体焊料点焊的研究

研究了铜与铜镶嵌非晶体焊料ＱＪＹ－５Ａ、ＱＪＹ－５Ｂ点焊,以及调整点焊温度场来降低焊接区铜的熔点,提高焊接区电能利用率的措施;叙述了铜与铜镶嵌ＱＪＹ－５Ａ、ＱＪＹ－５Ｂ焊料点焊焊核形成过程及特点。     

基于SPC的航电产品锡膏印刷检测技术研究与应用

通过锡膏印刷检测系统在表面组装生产线的应用，在前端工序便可筛选不良品，而评价航空电子产品质量的可靠性不能笼统地判断其是否合格，更需要关注其“一致性”和“稳定性”。着眼于锡膏印刷检测SPI的数据统计分析，开创性地将统计过程控制（SPC）方法引入了航空电子产品SMT产线，结合工序能力指数评价报告和Xbar-S控制图，创建了一种科学高效的锡膏印刷质量的监控模型，防止大规模缺陷产品的出现。     

超高强度钢电阻焊裂纹修复技术研究

根据壳体的结构特点,选用电阻焊和氩弧焊2种方式进行了焊点修复研究,通过对修复后焊点性能进行综合分析对比,确定选用氩弧焊方式修复焊点裂纹。     

真空汽相焊冷却速率对多层板焊点质量的影响

为解决多层印制板真空汽相焊由于焊后冷却不足导致的焊点纹路问题,本文确定多层板焊点纹路出现的根本原因,对焊后冷却区进行改造,进而研究不同焊接工艺对焊点表面形貌、内部组织形貌及焊点力学性能的影响。实验结果表明,快冷下焊点形成的界面金属化合物（IMC）更薄,焊点组织也更加均匀,即Pb在Sn中的分布更弥散。快冷下形成的IMC层晶粒直径在1μm左右,剪切强度为17.26 MPa,较慢冷提高了43%,达到细晶强化的目的。此外,由于冷却速度过慢导致的焊点表面纹路缺陷也得到明显改善。     

Automated inspection of through hole solder joints utilizing X-rayimaging

Solder joint inspection has traditionally been done by manual inspection. The disadvantage of manual inspection is the large amount of time required and the decrease in efficiency as operator fatigue occurs. This has prompted the development of automated inspection systems to speed up the inspection process and increase efficiency. Automated inspection systems typically use visible light, infrared light or X-rays to illuminate the board. These systems require solder joint position information that is provided either by CAD data or by human entry of the position information. This paper describes a preliminary, automated inspection system that finds the solder joints in an X-ray image and inspects them using an artificial neural network (ANN). The identification of solder joints in the gray-scale image is done using image processing techniques; CAD data or manual registration of the solder joints is not required. The image processing techniques also yield binary maps (i.e., black and white images) showing the locations of ICs and other components, which is useful for other diagnostics     

Solar Cell Interconnector Design

Various solar cell interconnector designs are analyzed for fatigue failures under extended temperature cycling. Test results are presented for several configurations. The stresses and failures of the solder joint between interconnector and silicon cell are discussed in light of test results, new long-term cycling data showing much greater incipient failures than previously expected based on extrapolation. Data are also presented for solder creep strength at elevated temperatures. A comparison between soldered and welded joints shows that both approaches have their weaknesses. The bonding method of cells to substrate must be integrated with the interconnector design to obtain optimum performance, mechanically as well as electrically.     

短引脚PGA选择性波峰焊工艺技术

文摘针对装联过程中,PGA封装器件引脚过短的问题,分析了三种主要焊接工艺方法,采用选择性波峰焊接对短引脚PGA进行焊接试验,进而优化焊接工艺参数,并通过外观、X射线、金相剖切对焊接质量进行分析。结果表明:经过目视和X射线检测,选择性波峰焊接的短引脚PGA焊点无明显缺陷,金相图中焊锡与器件引脚、焊盘孔壁结合处良好,符合合格焊点要求。选择性波峰焊工艺方法具备焊接短引脚PGA的能力,有一定的应用价值。