2。4。1扁平状颗粒 12

2。4。2 带尾状颗粒 13

2。4。3近椭球状颗粒 14

第三章  改进后实验结果分析 16

   3。1设备改进 16

3。1。1 碳钢坩埚与针孔 16

3。1。2冷却装置 17

   3。2工艺改进 18

3。2。1 恒温金属液与针孔喷射 18

3。2。2 恒温油冷与梯度油冷 18

3。3工艺改进结果分析 19

3。3。1 恒温金属液与针孔喷射 19

3。3。2 恒温油冷 20

结论 25

致谢 26

参考文献 27

第一章绪论

1。1 目前无铅焊料的发展

1。1。1目前无铅焊料的研究

长期以来，价格低廉和焊接性能优异的含铅焊料，一直受到电子封装行业的青睐，但铅是重金属，铅化物有较强的毒性，对人体及自然环境产生严重的负面影响。各国逐渐限制或禁止含铅焊料的使用，并对无铅绿色焊料的研究大量投入[1]。

目前，含锡无铅焊料主要是Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Cu、Sn-Bi四类[2] 。Sn-Ag焊料组织较细，具有优良的机械性能与焊接性能，其主要以96。5%锡，3。5%的银形成共晶组织，通常还会添加微量的Cu、Zn、Bi等金属，通常含银焊料其熔点较高（183℃），焊接过程中的高温易使电子元件的性能受到损伤，而且其与设备的兼容性差，故限制了该类焊料的应用； Sn-Zn系焊料有较优异的力学性能，成本较低，且其熔点与Sn-Pb焊料相近（熔点为198℃）,基体为91%Sn-9%Zn（熔点为199℃），通常添加微量Bi、Ag、 In等金属，但锌在正常环境下氧化速率很快，使得焊接件可靠性无法保证；Sn-Cu焊料以99。3%的锡和0。7%铜构成共晶组织，一般添加Zn、Bi、Ag等金属，最近研制出的无铅、银的Sn-Cu焊接材料[3] ，此类无铅焊料与含银相比，价格更低廉，润湿性提高，熔点比含银焊料更高达到221℃；Sn-Bi系无铅焊料研究最多的即Sn-58%Bi，Sn-58%Bi的共晶组织，熔点低，为140℃。其优点有：焊接合金比Sn - Pb 共晶焊料的耐高温蠕变性与抗拉强度都更出色；Sn和Bi及其合金均无毒， Sn-Bi焊料的成本也要低于Sn-Ag，满足批量生产的要求。Sn-Bi钎料的润湿角大于Sn-Pb钎料，润湿性也较好。此类焊料有出色的稳定性与润湿性，存储方便。且其力学性能也较好[12]，具有比Sn-Pb合金更高的屈服强度，抗蠕变性和热疲劳性能[4]。

Sn-Bi合金钎料共晶熔点比较低，为140℃，可以焊接多层电路板及防雷元件和其他具有温度敏感的无铅电子工业产品等。该钎料焊接时无需助焊剂，即降低了污染又节约了费用。并且焊接后焊接区合金组织均匀，无缝隙、气泡等缺陷，封装的气密性较好[5]。

对熔体施用功率超声时，声流效应和声空化效应协同作用[6]，提高了两相之间的润湿性，使其结合得更为紧密，避免偏析缺陷，固相组织均匀细小，改善力学性能[7]。

使用针孔使液滴成球滴落冷却后，得到粒径均一、圆球度好、表面光洁度高Sn-Bi合金球粒。

1。1。2 BGA封装中Sn-Bi合金的实际应用