出现于1990年代初BGA封装技术即球状引脚栅格阵列封装技术，具有封装引脚多、面积小、互联密度优良、电性能好、焊接时能自动对齐、可靠性好等优点[8]，而在电子封装行业深受广泛欢迎与应用。论文网

BGA封装对焊球质量提出了较高要求，因为封装水平和性能受到焊球质量的直接影响。焊球尺寸均匀、圆球度较高、内部组织和表面质量好是应用于BGA封装的焊球质量的一般要求[9]。

当前大多数发达国家因含铅钎料对于环境及人体健康有害[10]，已制定相关法例，限制含铅焊料使用，从而促进了无铅焊料的快速发展，使无铅Sn-Bi焊料得到广泛关注[11]。Sn-Bi合金钎料因其熔点较低、对人体无害、对环境无污染、成本低等优点得到较大关注。

1。2 在细晶中功率超声的应用

我们知道，细化晶粒主要有三种方式：1。增加过冷度；2。施加振动或搅拌；3。进行变质处理。功率超声是指超声波施振于熔体，当超声功率大于一定数值时，会影响乃至改变熔体组织、状态和性能的一种超声波[12]。通过振动或搅拌和靠增加熔体局部区域的过冷功率是超声细晶的原理。

熔体施振温度、施振时间、超声波施振功率、铸型温度这四个因素会影响初生晶粒大小。我们从以下三个研究可知：1。李拥军等人用超声波搅拌的方方式研究半固态Al-Cu合金，得出结果说明金属液在610℃~680℃时引进超声波，会凝固形成呈小球状的初生晶晶粒[13]。2。吴树森用超声波细化半固态A390浆料，使得晶粒细化至20μm[14]。3。韩言言等人用低功率超声波处理LC9合金，研究低功率超声波对初生晶粒的影响[15]。

声流效应和声空化效应是施加功率超声于金属液时产生的两个效应。大多数情况下施加功率超声于熔体时，是声流效应与声空化效应相互协同作用的结果。功率超声的声空化作用，可以使原先附着在颗粒表面的气体、杂质和氧化层等被去除干净，改善了两相间润湿性，使其结合得更牢固。这是因为超声波声空化作用是指在交变声场作用下将会产生空化泡或是空穴，而空化泡或空穴随即会以极快的速度破裂，并在其周围产生局部达到10GPa[16]和104K瞬时高温高压，使周围熔体过冷度增大,形核率变大[16]。该效应的具体机理是当熔体受到交变声场作用时，能够在熔体中形成波疏区与波密区，在波疏区的液体分子受拉应力，熔体受拉伸而形成空化泡或空穴，在紧随的波密区中，液体分子受压应力，这是因为波疏波密之间的频率迅速变化，致使空化泡或空穴的高速破裂，由此产生瞬间的局部高温高压。空化泡破裂也可以产生冲击波，从而使初生枝晶破碎并分散第二相颗粒，均匀细小化固相组织，力学性能提高[17]。有研究指出并不是任何声压都能够在熔体内部形成空化泡，唯有声压超过一定的阈值[18]，才会产生出空化泡，而且声压越大，空化泡也会越大。而声流作用会在产生声压梯度，排除杂质的同时，会使两相均匀分散，避免偏析等缺陷的产生[29]。声流效应是指由于的超声波在金属熔体中传播，使声波会有一定幅度的衰减，因而形成声压梯度。正是由于这样的声压梯度有搅拌与分散作用[20]，不仅可将溶质均匀散布于熔体内部，还能引起一定的冲击波，打碎已形成的初生枝晶，使熔体中形核质点变多，才使晶粒细化和成分均匀化[21]。

1。3 制备球状Sn-Bi合金颗粒的方法

气雾化法、切丝重溶法、离心雾化、和均匀射流断裂技术是目前生产BGA焊球的主要方法[6]。

气雾化[7]法是通过气体的压力将由喷口流出的金属液进行冲断破碎的方法。雾化所用气体成分也会影响气体形状，如使用氩气和氧气所制备的焊球形状较好，而仅仅使用空气时所制备的焊球形状较差。用此种方法制备的焊球分散度大，因此也要通过筛选，才能够选出用于BGA封装的焊球。