新型In-Ag无铅焊膏的制备及其性能研究

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表面贴装技术(SMT)作为目前最流行的电子封装技术之一,被广泛应用于电子行业生产中。焊膏作为SMT中最重要的封装材料,其性能的好坏直接影响电子产品的质量。随着SMT向高密度、高精度、微型化方向发展,对焊膏的性能也提出了更高的要求。本文对新型In-Ag焊膏的印刷和焊接性能进行研究,并探讨添加纳米Ag颗粒对In-Ag焊膏焊接性能及微观组织的影响。采用旋转流变仪测定不同配比焊膏的粘度和触变指数,用扫描电镜(SEM)观察焊点微观组织、润湿角及断口形貌,利用X射线能谱仪(EDS)分析焊点基体及金属间化合物(IMC)层成分,采用显微硬度计测试焊料合金的显微硬度,用力学试验机测试焊点的剪切强度。研究结果表明:(1) In-Ag焊膏的粘度值随着粉末质量分数的增加而增大,焊膏的粘度随着转速的增加而降低。在相同配比下,细粉(-400-+600目)所配制焊膏粘度值均大于粗粉(-200~+325目)所配制的焊膏粘度值。(2)粉末质量分数为85%的细粉焊膏和87.5%的粗粉焊膏抗坍塌性能最好,印刷后焊盘均没有出现桥连和漏印现象,两者的粘度分别为444.1 Pa·s和427.9 Pa·s。(3)峰值温度为160℃的焊接曲线所得焊点球形度好,表面光亮,助焊剂残留少,IMC层成分为(Ag, Cu) In2,厚度约为3μm,润湿性能优异;其剪切强度最高,为6.38MPa,焊点断裂模式为韧性断裂。(4)随着纳米Ag颗粒添加量的增加,焊料合金的熔点有轻微下降,润湿性和合金显微硬度有所提高,剪切强度先升高后降低。(5)添加纳米Ag颗粒后,焊膏基体中的二次相和界面IMC层的生长得到了一定的抑制。经过多次回流焊后,IMC层厚度有所增加,IMC层上的颗粒存在两层结构,表面为一层很薄的(Ag, Cu)2In,内部为(Ag, Cu) In2。
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