2。2。1 BGA小球的制备和焊点的制作 12

2。2。2 BGA焊点剪切方法 13

2。3焊接模拟件力学性能测试 14

2。3。1焊接模拟件剪切原理 14

2。3。2焊接模拟件剪切设备 14

2。3。3剪切实验步骤 15

2。4焊点显微组织的观察分析 15

第三章 实验结果与分析 17

3。1 In-Sn钎料铺展结果分析 17

3。2 BGA焊点剪切实验结果分析 18

3。3焊点力学性能的实验结果分析和焊点断口形貌分析 19

3。3。1焊点力学性能的实验结果分析 19

3。3。2焊点断口形貌和断口能谱分析 20

3。4焊点显微组织的观察分析 26

结 论 29

致 谢 30

参 考 文 献 31

第一章 绪 论

1。1引言

钎焊是指把母材加热到一定温度，通过毛细作用将熔化的钎料填充到母材之间的间隙的一种冶金接合方法[1]。由于历史上的原因，钎焊一直被区分为硬钎焊(brazing)和软钎焊(soldering)[2]。之所以软钎焊优于硬钎焊，是因为在钎焊过程中只需要一个较低的温度就能形成一个稳定的接头[3]。钎焊接头是一个多元系统，主要由基板、钎料和基板处的金属间化合物(IMC)层、钎料基体以及钎料内部形成的金属间化合物组成。

历史上，钎料的使用跨越了青铜时代、铁器时代，直至如今的硅电子时代，其中作为连接材料的锡铅钎料长期以来一直占据主导地位，这是由于锡铅钎料有着熔点低、储量丰富、价格低廉、润湿性好[4~7]等优点。但最近研究发现铅是重金属元素，在人体内易于积累，特别是Pb2+离子与人体内蛋白质的结合会抑制蛋白质的正常化合，此外Pb2+还易侵害神经系统，造成神经错乱，不仅如此，铅对婴儿的危害更大，会影响婴儿的智商和正常发育[8, 9]，这都是铅带来的危害。

近年来，由于电子加工业的迅速发展，人们对环境保护的意识不断增强，这就对对电子产品焊点的可靠性提出了一个新的要求，以往的有铅钎料已经无法满足产品的发展要求了，这就促使了无铅钎料[10]替代了传统的锡铅钎料，慢慢的无铅钎料开始走向市场，并逐渐替代了沿用至今的锡铅钎料[11]。鉴于生态环境的保护以及人类健康的考虑，电子元器件等相关产品逐渐走向无铅化，这已经成为电子产品发展的必然趋势[12]。这就要求我们找到一种具有无毒、低熔点等特性的无铅钎料来代替传统的锡铅钎料。国际上对无铅钎料的定义为[13]：以Sn为基体，添加Ag、Cu、Sn、Zn、Bi等元素构成的二元、三元甚至四元的共晶合金代替传统的Sn-37Pb钎料，其中Pb的质量分数应小于0。1%，因而控制铅含量显得异常重要。常用来评定无铅钎料的标准有：没有毒性、来源广泛、钎焊性能好、材料制备简单、钎焊温度合适、易形成可靠地焊接接头等。目前很多科研人员及高校都在尝试往无铅钎料中加入一些贵金属元素，比如Ag、In、Bi等，从而降低钎料合金的熔点[14]，优化钎料合金的性能。之所以In和Bi等贵金属元素得不到推广，是因为它们储量有限，还未完全开发，只能用在某些特殊封装中[15, 16]。