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使用反应膜进行电子应用的快速局部焊接
摘要 — 快速局部加热技术允许连接对温度敏感的材料和组件，而不会出现高温焊料回流工艺中常见的热损伤。这对于制造热膨胀系数差异较大的材料组件也很有利，不会产生弯曲或开裂。使用夹在焊料预制件之间的放热反应箔是一种很有前途的局部快速焊接工艺，因为它不需要任何外部热源。反应箔由交替堆叠的 Ni 和 Al 纳米层形成，直到达到总膜厚度。一旦使用外部电源激活薄膜，就会发生反应并释放出一定量的能量，这些能量会转移到焊料预制件上。如果这个能量足够高，焊料预制件就会熔化并确保组件材料之间的粘合。研究了施加的压力、反应膜 (RF) 厚度以及焊料和附着材料的化学成分和厚度的影响。结果表明，工艺过程中施加的压力对接头初始质量有很大影响，当压力值在 0.5 到 100 kPa 之间时，空洞率从 64% 降至 26%。这可以通过在较高压力下焊料流动性改善从而带来更好的表面润湿性并消除空洞来解释。另外，一旦焊料熔化时间增加，接头质量就会改善。当反应箔的厚度增加（额外的感应能量）或焊料、Cu 和/或 Si 的厚度减少（更少的能量消耗）时可以观察到这种关系。由于冷却速度高，与在炉中使用传统焊料回流工艺获得的结构相比，使用 RF 实现的 AuSn 接头的微观结构显示出非常细的相分布。在 100 kPa 压力下，对组装在活性金属钎焊基板上的 350 mm 厚硅二极管进行剪切试验，以评估接头的机械性能。RF 厚 60 mm，夹在两个 25 mm 厚的 96.5 Sn 3 Ag .5 Cu (SAC) 预制件之间。测试样品的空隙率约为 37%，剪切强度值超过 9.5 MPa，远高于 MIL-STD-883H 要求。最后，将工艺对组装二极管电气性能的影响与常用的焊料回流组件进行了比较，结果显示变化可以忽略不计。
数据表：经济型 TMS 300/400
总连接负载 ≤ 19.6 kVA 预熔保险丝（现场）3 x 25 A 缓熔式压缩空气 • 连接：1/4“ • 额定值：4 - 5 bar 恒定 • 质量：5 µ 过滤 • 消耗量：约 0.16 m 3 /h 取决于产量 出口处的排气 • 连接 1 x ∅ 200 mm • 额定值约。 400 m 3 /h 惰性气体（选配） • 连接：1/2“ 内螺纹 • 额定：4 bar 恒定 • 消耗：12 m 3 /h 取决于产量 运输 运输速度 • 载体运输：0.5 – 2.5 m/min 高于波浪的运输角度 • 载体运输：7° 固定 助焊剂器 雾化器 助焊剂器 调节：9 个阶段的宽度 0.2 – 2.4 连续 预热器 红外预热器额定功率 • 11 x 1.32 = 14.52 kVA 焊料槽 焊料槽加热 3 x 1.0 = 3.0 kW 焊料槽辅助加热 1 x 0.5 = 0.5 kW 焊料槽温度 230° - 280°C 焊料槽容量 250 kg 焊料加热时间约180 分钟 NB 单波 5 排 焊波宽度 300=320mm / 400=420mm 焊槽温度稳定性 ± 1 °C 控制器 控制器 PC / MIS 其他 连续噪音水平 < 65 dB(A) 剩余功耗 1.5 kW 机器尺寸 3.50 x 0.95 x 1.27 m 机器重量 约 550 kg (不含焊料填充) 颜色 灰白色 RAL 9002
高热容量板手工焊接组装工艺
双列直插式封装安装在垫片上，以使引线肩部脱离镀通孔的边缘。这样做的好处是，当焊料通过孔渗透时，可以减少肩部的散热效应；它还可以避免肩部和镀通孔边缘之间出现所谓的汗焊点，而汗焊点会影响焊料提取/元件移除过程。然后将干净的烙铁头放在镀通孔的 ss 上，也接触元件引线，并添加少量焊料以形成焊桥。允许停留时间约为 2 秒，然后将焊锡丝送入点式热电偶和烙铁头之间的接头中。如果焊料渗透不成功，则移除焊料，并重复试验，使用连续更长的停留时间，最长可达约 6 秒，然后再送入焊锡丝。结果发现，将焊锡停留时间增加到 6 秒以上并不能改善结果，而且由于可能导致层压板损坏和金属间化合物厚度过大，因此这样做也不可取。如果焊接仍然不成功，则尝试以下每一种补充加热方法：
共晶Sn-58Bi焊点在老化过程中的微观组织粗化和力学性能
摘要 随着封装的微型化和异质集成化，人们一直致力于开发低温焊料。Sn-58Bi 共晶焊料的熔点为 138°C，是一种颇具吸引力的替代方案。由于 Sn-Bi 焊料的熔点较低，即使在室温下也可能发生 Bi 粗化。本文观察了室温储存过程中 Sn-58Bi 接头的微观结构演变。室温老化导致焊料基体中 Bi 相的溶解和粗化，尤其是在初生 Sn 相和 Sn-Bi 枝晶中。通过纳米压痕测量了单个富 Sn 相和富 Bi 相的力学性能。结果表明，由于溶液强化，老化焊点中富 Sn 相比富 Bi 相具有更高的杨氏模量和硬度。Bi 相比 Sn 更柔顺，硬度更低。
回顾表面光洁度和冷却速度对...的影响
随着人们对铅 (Pb) 毒性的环保意识日益增强，再加上严格的法规，铅基焊料的使用为无铅焊料合金的发展提供了必然的驱动力。已经进行了许多研究来评估焊料合金和表面处理对焊点可靠性的影响。然而，随着电子设备需求的增加，需要提高焊点的机械性能，以跟上当前电子设备技术的发展。在本研究中，总结了表面处理和冷却速度对使用镍基表面处理的焊点可靠性的影响。该研究重点研究了镍基表面处理 (ENIG 和 ENEPIG)，采用不同的冷却介质，慢速（炉）、中速（空气）和快速（水）。研究发现，表面处理的类型和冷却速度可以改变焊料金属间化合物 (IMC) 的形态，并直接改变焊点的机械性能。据报道，更快的冷却速度可以提供更细的 IMC 晶粒，这可能会转化为更好的焊点强度。本文提出的结果可能有助于进一步研究并促进焊点可靠性的改进。关键词：焊料合金、表面光洁度、界面反应、焊点和冷却速率。
半导体结构中焊接和粘合接头热阻的激光热波诊断
摘要：本文回顾了激光光热幻影技术在传感和测量现代电子设备中接头层热阻方面的最新应用。本文介绍了一种基于在连接固体之间形成薄中间层的界面热阻的简单理论模型。实验表明，焊料层的热性能不能简单地基于焊料成分热性能的平均值来评估。本文介绍了一种用于测量焊接和胶接接头热参数的激光热波方法。所开发的理论模型通过将理论结果与激光束偏转法获得的实验数据进行拟合，可以定量估计接头的局部热导率及其热阻。研究了含铅和无铅焊料制成的接头。焊料层热性能的异常分布可以用能量色散 X 射线光谱检测到的各种原子的扩散来解释。激光束偏转法可以揭示表面预处理质量对界面热阻的强烈影响。
一项关于受锡铅焊料影响的冷变形铜的定量重结晶的研究
已经观察到，商业纯铜的分数重结晶特性受个人或SN-PB焊料的组成元素的存在影响。为了设计实验，研究了商业上的纯Cu，二进制铜合金（CU-SN和CU-PB）和三元铜合金，CU-SN-PB。铸造合金均质化，处理溶液，然后淬火以完成热处理。为了重结晶，合金将厚度冷至75％，然后在700°k的等温度等于3600秒的时间内将其退火。在本实验中，评估退火样品的分数重结晶为在各个时间步骤中记录的微硬度的归一化差异。为了验证实验结果，著名的Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov方程也用于预测相关的重结晶行为。可以从研究中推断出，SN-PB焊料合金元素的存在对纯铜的重结晶行为具有积极影响，因为固体溶液加强了，其中锡的效果大于铅的作用。定量分析表明，纯Cu，Cu-Sn，Cu-Pb和Cu-Sn-PB合金的重结晶分别达到99.4％，95.4％，98.4％和89.5％。SN与Cu形成金属间，但PB却没有。此外，SN与杂质形成不同的金属间，并具有与Cu和Pb的FCC不同的BCC晶体结构。结果，退火过程中GP区域的形成和金属间相显示了两种方法之间的重结晶行为的差异。结合使用，冷滚动合金的微结构研究揭示了第二阶段的细长晶粒，并且在700°K的1800秒退火后，合金几乎完全重新结晶。
迭代机器学习辅助框架在焊料互连中的疲劳和蠕变损伤之间架起桥梁
摘要 — 电子系统中焊点寿命估算方法成本高昂且耗时，加上数据有限且不一致，对将可靠性考虑作为电子设备主要设计标准之一提出了挑战。在本文中，设计了一个迭代机器学习框架，使用一组自修复数据来预测焊点的使用寿命，这些数据通过热负荷规格、材料特性和焊点几何形状强化了机器学习预测模型。自修复数据集通过相关驱动神经网络 (CDNN) 迭代注入，以满足数据多样性。结果表明，在很短的时间内，焊点的寿命预测精度得到了非常显著的提高。分别评估了焊料合金和焊料层几何形状对焊点蠕变疲劳损伤演变的影响。结果表明，Sn-Ag-Cu 基焊料合金通常具有更好的性能。此外，蠕变和疲劳损伤演化在 Sn-Pb 和 Sn-Ag-Cu 基焊料合金中分别占主导地位。所提出的框架提供了一种工具，允许在制造的早期阶段对电子设备进行可靠性驱动的设计。
焊料成分，PCB表面饰面和焊接关节体积的影响降低冲击可靠性
抽象跌落冲击可靠性测试是在电路板上进行的，该电路板与包括SAC305（SN3.0AG0.5CU）在内的几种不同的无铅焊料合金组装。AG含量的焊料组成范围从0％到3.0％按重量。还包括具有各种二级合金元件的合金。所有滴测试板都组装在一起，以使焊料糊状成分与BGA焊球合金的焊料组成相匹配，以生产已知成分的均匀焊接接头。使用替代测试板设计（不是JEDEC标准）进行此下降测试评估。测试板包含一个位于中央的Cabga 256包装（17x17毫米车身，1毫米螺距）。板设计的板设计了焊接定义的垫子，以最大程度地降低层压材料中垫板的碎屑破坏模式的发生。使用BGA或LGA互连将测试套件焊接到下降板上，以探索焊接量的效果。下降冲击事件的特征是在滴度表上进行加速监测，并在安装的测试板上的应变计测量值。