电子装联中的无铅焊料

第1章 电子产品无铅化 1

1.1 概述 1

1.2 电子产品无铅化趋势 2

1.2.1 无铅钎料提出 2

1.2.2 无铅立法 2

1.2.3 无铅化挑战 4

1.2.4 无铅化研究方向 6

1.2.5 无铅钎料研究动态 7

1.3 中国大陆电子产品无铅化发展及应对无铅化策略 8

1.3.1 中国大陆电子制造业现状及前景 8

1.3.2 中国应对无铅化策略 9

参考文献 10

第2章 无铅钎料合金的设计及发展动向 11

2.1 无铅钎料的定义及分类 11

2.1.1 无铅钎料的定义 11

2.1.2 无铅钎料的分类 12

2.2 无铅钎料的设计 12

2.2.1 无铅钎料的设计要求 12

2.2.2 无铅钎料设计存在的问题 14

2.3 无铅钎料简介 25

2.3.1 无铅钎料的组成 25

2.3.2 液固线温度 27

2.3.3 润湿性能 29

2.3.4 力学性能 31

2.3.5 导热性 36

2.3.6 导电性 37

参考文献 38

第3章 二元无铅钎料 41

3.1 SnAg二元钎料 41

3.1.1 显微组织 41

3.1.2 物理性能 42

3.1.3 机械性能 43

3.1.4 润湿性能 46

3.1.5 可靠性 49

3.2 SnCu二元钎料 51

3.2.1 微观组织 51

3.2.2 物理性能 52

3.2.3 力学性能 52

3.2.4 润湿性能 54

3.2.5 可靠性 56

3.3 SnZn二元钎料 56

3.3.1 微观组织 57

3.3.2 物理性能 58

3.3.3 机械性能 59

3.3.4 润湿性能 60

3.4 其他二元钎料 60

3.4.1 SnBi二元钎料 60

3.4.2 SnIn二元钎料 64

3.4.3 SnSb二元钎料 66

3.4.4 SnAu二元钎料 68

3.5 无铅钎料多元合金化特点 69

参考文献 69

第4章 三元及多元无铅钎料 73

4.1 前言 73

4.2 SnAgCu系 73

4.2.1 微观组织 73

4.2.2 物理性能 76

4.2.3 润湿性能 77

4.2.4 机械性能 78

4.2.5 可靠性 83

4.3 SnAgCuRE 86

4.3.1 物理性能 86

4.3.2 润湿性能 87

4.3.3 力学性能 87

4.3.4 蠕变性能 88

4.4 SnAgBi 89

4.4.1 微观组织 89

4.4.2 物理性能 90

4.4.3 润湿性能 92

4.4.4 力学性能 92

4.4.5 可靠性 94

4.5 SnZnX 96

4.5.1 物理性能 96

4.5.2 铺展性能 97

4.5.3 力学性能 98

4.5.4 可靠性 99

4.6 其他多元无铅钎料简介 100

4.6.1 SnAgIn系 100

4.6.2 SnAgSb系 102

4.6.3 SnAgBiIn系 103

4.6.4 SnZnIn 105

4.6.5 SnCuNi和SnCuAg 106

4.7 无铅钎料合金性能汇总 107

4.7.1 无铅钎料合金主要元素的物理性能 108

4.7.2 无铅钎料合金的组成、熔点及物理性能 108

4.7.3 无铅钎料合金的润湿性能 112

4.7.4 无铅钎料合金的力学性能 114

4.7.5 无铅钎料合金的可靠性 117

参考文献 121

第5章 无铅复合钎料 127

5.1 复合钎料概述 127

5.1.1 定义和目的 127

5.1.2 复合钎料分类 127

5.2 复合钎料强化机理 128

5.2.1 复合钎料强化条件和因素 128

5.2.2 颗粒增强复合钎料强化机理 128

5.2.3 强化相选择 131

5.2.4 强化相添加方法 131

5.3 常见无铅基复合钎料 132

5.3.1 金属颗粒增强SnCu基复合钎料[10] 132

5.3.2 纳米Ag颗粒增强SnCu基复合钎料[12] 143

5.3.3 金属间化合物颗粒增强SnAg基复合钎料 146

5.3.4 金属颗粒增强SnAg基复合钎料 149

5.3.5 FeSn颗粒增强复合钎料 156

5.4 复合钎料发展前景 157

参考文献 158

第6章 界面金属间化合物与无铅钎焊接头可靠性 160

6.1 引言 160

6.2 无铅钎料界面金属间化合物与可靠性 160

6.2.1 界面金属间化合层生长机理 161

6.2.2 界面金属间化合物生长 163

6.2.3 界面金属间化合物可靠性问题 170

6.3 无铅钎焊接头可靠性数值模拟简介 174

6.4 高温蠕变理论与钎料合金蠕变本构方程 176

6.4.1 高温蠕变理论基础 176

6.4.2 无铅钎料高温研究的动态 179

6.5 焊点失效模式及其他问题 183

6.5.1 焊点的失效原因 183

6.5.2 影响无铅焊点可靠性的因素 184

参考文献 185

第7章 PCB及电子元器件无铅表面处理 189

7.1 无铅PCB表面处理 189

7.1.1 有机可焊性保护膜(OSP) 189

7.1.2 化学镍金 190

7.1.3 无铅热风整平 194

7.1.4 化学镀锡 195

7.1.5 浸银 196

7.2 电子元器件无铅表面处理 197

7.2.1 电镀锡银 199

7.2.2 电镀锡铋 199

7.2.3 电镀锡铜 200

7.2.4 非电镀镍金(ENIG) 201

参考文献 202

第8章 无铅钎料及钎焊接头常见缺陷检测及标准 204

8.1 无铅钎料及钎焊接头缺陷 204

8.1.1 空洞 206

8.1.2 锡须 206

8.1.3 溶蚀 208

8.1.4 焊盘剥离缺陷 209

8.1.5 “曼哈顿”现象 211

8.1.6 电子迁移 213

8.1.7 掉件、焊球、锡珠缺陷 214

8.1.8 桥连 216

8.1.9 起泡 217

8.1.10 芯吸 218

8.1.11 片式元器件开裂 218

8.1.12 焊点不光亮 / 残留物多 219

8.1.13 PCB扭曲 219

8.1.14 IC引脚焊后开路 220

8.1.15 “黑盘”现象 220

8.1.16 其他钎缝内部缺陷 221

8.1.17 母材自裂 223

8.2 无铅钎料及接头检测 224

8.2.1 钎焊接头无损检验方法 224

8.2.2 金相检验方法 229

8.3 日本《无铅钎料试验方法》标准介绍 230

8.3.1 无铅钎料标准及试验方法 230

8.3.2 无铅焊点检测标准及方法 239

参考文献 243

阐述了现代电子工业发展对软钎焊技术提出的新挑战，揭示了电子产品无铅化的必然趋势。在此基础上，介绍了国内外无铅钎料研究现状及最新进展，详细介绍了二元无铅钎料、三元及多元无铅钎料的物理性能、力学性能和可靠性等；并对与电子产品可靠性密切相关的界面金属间化合物、无铅钎焊接头可靠性模拟、无铅焊点缺陷、PCB无铅表面处理、器件引脚无铅镀层等问题进行了深入探讨，同时介绍了无铅焊点检测方法及无铅钎料及接头的测试方法和标准。
　　《电子装联中的无铅焊料》用于材料科学研究及实际生产指导，可作为从事先进电子连接材料研究的科研工作者及工程技术人员的参考书，也可作为材料科学、微电子连接等专业高年级学生或研究生的教学参考书。