【正文】 inSilverCopper Solder Alloys for LeadFree Electronic Assemblies. IPCWorks ’99: An International Summit on LeadFree Electronics Assemblies, Minneapolis, MN]?；亓骱腹に囃ǔ７譃樯郎亍㈩A(yù)熱、回流和冷卻四個階段，最主要是要做到在合金熔化前助焊劑既能完全揮發(fā)掉，又能徹底的去除氧化物并且對液態(tài)焊點表面進行保護[ , . Interface Reaction between Copper and Molten TinLead Solders[J] . Acta Mater. 49(2001), pp2481248 , , . Effect of Reflow Profile on Shear Strength of Solder Joint. Forthing: Proceedings of the NSF Grantees Conference,Dallas,TX,2004]。助焊劑本身包括有機溶劑、活性劑等物質(zhì)，在加熱過程中逐漸揮發(fā)，去除焊盤和元件引腳的氧化物質(zhì)，幫助釬料潤濕鋪展。回流焊工藝參數(shù)的決定和焊膏性能相關(guān)。由于焊膏本身具有一定程度的粘性，所以元件在焊盤上可以暫時固定。機器印刷屬于群操作工藝，即所有點一次完成印刷。焊膏印刷工藝主要由印刷機實現(xiàn)。同時電信號的傳輸距離縮小，抗干擾能力增強，電氣性能也大大提高[ 張文典，實用]。表面組裝是組裝工藝中的具有革命性意義的進步。但是隨著電子產(chǎn)品的高密度化和小型化，通孔焊要進一步提高組裝密度減小體積變得較為困難。為了實現(xiàn)群焊，發(fā)展起來波峰焊完成通孔焊。電子產(chǎn)品的焊接方法應(yīng)用最為廣泛的有兩類，其一為通孔焊接(Through Hole Technology)。電子組裝使元件和電路板完成兩種意義上的連接：一、機械連接，即達到一定要求的機械強度和使用可靠性；二、電氣連接，即元件之間信號傳輸暢通無阻并且噪音小，抗干擾能力強。其中電子組裝是屬于板級組裝，即完成各類元件和電路板的互聯(lián)。得出生產(chǎn)中冷卻速率的確定方法，為SMT生產(chǎn)組裝焊接工藝提供數(shù)據(jù)參考，并作為設(shè)備開發(fā)的基本工藝依據(jù)。本文基于實際SMT生產(chǎn)研究冷卻速率對無鉛回流焊焊點質(zhì)量的影響。且焊點在釬料、PCB組件密度和尺寸、焊盤材料等諸因素不同時對冷速率要求也不盡相同。3）無鉛焊點表面發(fā)黑，改變冷速可以改變焊點光亮。需要可靠的冷卻手段降低出爐溫度。因為[ Hall, . Cooling Parameters in Reflow Soldering, APEX 2000, Long Beach, CA, 2000.、 , , Shear Strength of Lead Free Solder Alloys, Technical Report, Area Array Consortium, Universal Instruments Corporation, Binghamton, New York, 1999]：1）鉛焊接溫度升高，PCB組裝板出爐溫度高。針對高可靠性要求的通訊設(shè)備、汽車電子等產(chǎn)品，設(shè)備商、材料商和制造商通常派出技術(shù)人員共同解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的工藝缺陷。但是，由無鉛焊膏自身特性帶來的一些新問題如豎碑、表面裂紋、錫須等等仍未能徹底解。通過幾年來的努力,國內(nèi)企業(yè)對于無鉛回流焊已經(jīng)積累了較為豐富的經(jīng)驗。應(yīng)對無鉛運動挑戰(zhàn)對企業(yè)而言可謂逆水行舟，不進則退。中國順時而動，也以此為有鉛的禁用期限[ ]。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。Pulll；Push。關(guān)鍵詞　回流焊；冷卻速率；拉脫載荷；推剪；焊點質(zhì)量；AbstractThe legislation to ban the use of Pbbased solders will bee effective immediately, which provide a driving force for enterprises to accelerate Pbfree process. It’s found that reflow soldring plays an important role in Surface Mounting Technology ,moreover, cooling rate in reflow soldering profile is getting more and more attention after the use of highmeltingpoint solders.The melting point of Pbfree solders is 30℃~40℃ higher than SnPb eutectic solder. The increase of temperature in reflower bees a challenge of Print Circuit Board (PCB) and ponents. As a result, the Time Above Liquid (TAL) of solder joints bees longer, therefore, fast cooling in reflow soldering is used for controlling the PCBA temperature , improving the microstructure of joints and decreasing the thickness of intermetallic pound , consequently, high quality products can be obtained.How cooling rate affects the quality of soldering joints in leadfree process was studied in this paper. The experiments were based on practical industrial production and it focused on the effect of cooling rate on microstructure and mechanical properties. When cooled at 4~6℃/S, the microstructure of joints were refined, the IMC of Ag3Sn and Cu6Sn5 phases disperse in eutectic network in joints which present spherical particles. The fracture of these joints after tensile failure presents dimple mode. Furthermore, the thickness of IMC was thin and it present gentle incline morphology. It Keywords　Rflow Soldring。內(nèi)部Ag3Sn粗大而尖銳，界面的Cu6Sn5呈冰凌狀，且厚度較大。實測冷速在4℃/S ～ ℃/S之間時形成的無鉛焊點具有以下特點：微觀組織細化，金屬間化合物Ag3Sn和Cu6Sn5呈細顆粒狀在釬料中彌散分布，使焊點斷裂為韌窩斷裂模式，可以起到類似復(fù)合材料的原位增強作用。本文基于實際的回流焊生產(chǎn)工藝，研究冷卻速率對無鉛焊點質(zhì)量的影響。爐溫的提高對元件和電路板構(gòu)成挑戰(zhàn)，焊接出爐溫度也相應(yīng)提高，釬料液相線上時間相對延長。無鉛化過程中，表面組裝的焊接工藝至為重要，而隨著熔點較高的新型釬料陸續(xù)應(yīng)用，焊接過程的冷卻速率也逐漸成為被關(guān)注點。摘要摘要電子組裝業(yè)有鉛釬料禁用期限日益臨近。行業(yè)內(nèi)包括材料、設(shè)備、生產(chǎn)等各環(huán)節(jié)的廠商都在加快無鉛制程導(dǎo)入的步伐。無鉛釬料熔點較SnPb共晶提高3040℃，焊接溫度相應(yīng)提高。較快的冷速可以控制出爐溫度，從而一定程度的控制焊點內(nèi)部組織以及界面化合物的厚度，提高焊點質(zhì)量。主要研究兩種無鉛焊膏在不同冷速下焊點微觀組織和力學(xué)性能的變化。在釬料和Cu盤的界面，化合物厚度較小，且呈大波浪形態(tài)，容易緩解應(yīng)力集中的問題，焊點的力學(xué)拉脫載荷最大；℃/S時，組織粗化。焊點在推剪時這成為裂紋萌生點，焊點的力學(xué)拉脫載荷最小。Cooling Rate。不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印11 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文目錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題背景 1 研究現(xiàn)狀 2 電子組裝工藝 2 無鉛回流焊工藝 3 無鉛回流焊中冷卻速率研究現(xiàn)狀 5 本文主要研究內(nèi)容 10第2章 不同冷速的無鉛焊接工藝實驗 11 引言 11 試驗條件 11 試驗材料 11 試驗設(shè)備 13 溫度曲線調(diào)試 14 焊接試驗結(jié)果 18 本章小結(jié) 19第3章 冷速對無鉛焊點微觀組織的影響 21 引言 21 無鉛焊點微觀組織 21 冷速對焊點內(nèi)部組織的影響 24 冷速對焊點界面組織的影響 28 不同冷速對時效過程界面IMC生長的影響 30 本章小結(jié) 33第4章 冷速對無鉛焊點力學(xué)行為的影響 34 引言 34 冷速對無鉛焊點力學(xué)性能的影響 34 力學(xué)測試儀器 34 QFP焊點的力學(xué)測試 35 冷速對無鉛焊點斷裂行為的影響 38 QFP焊點拉脫斷裂模式 38 QFP焊點的斷口特征 41 片式電阻焊點推剪的斷口特征 41 本章小結(jié) 43第5章 無鉛回流爐的冷卻模塊 44 引言 44 回流爐結(jié)構(gòu) 44 本章小節(jié) 46結(jié)論 47參考文獻 48附錄 49攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 50致謝 51索引 52個人簡歷 53千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行第1章 緒論 課題背景歐盟的WEEE和RoHS兩指令規(guī)定從2006年7月1日起全面實現(xiàn)無鉛化電子組裝。包括法令、市場競爭和客戶要求等在內(nèi)的諸多因素都促使國內(nèi)企業(yè)必須加速導(dǎo)入適于自身產(chǎn)品的無鉛制程。所以各企業(yè)必須從無鉛SMT的特性包括材料、工藝、設(shè)備以及DFM（Design For Manufacture）等各方面著手，制定最適合自己產(chǎn)品的無鉛制程。在焊膏方面，SnAg和SnAgCu系合金已經(jīng)廣泛應(yīng)用[ 錢乙余, 王鳳江等. 國內(nèi)外無鉛釬料發(fā)展綜述. . 2003, 4:1730]，供應(yīng)商們?nèi)栽谂ρ芯浚嘈鸥鼉?yōu)性能更低成本的助焊劑和焊膏將會陸續(xù)出現(xiàn)；在設(shè)備方面，無鉛制程中受影響最多的回流焊機通過在加熱模塊、氮氣保護、助焊劑回收管理、智能控制等方面的開發(fā)逐漸適應(yīng)了無鉛[ 找一篇設(shè)備的]；工藝方面，通過制程優(yōu)化和精確的溫度控制，缺陷已經(jīng)大為減少，成品率和焊點可靠性逐漸得到提高。各類缺陷問題在陸續(xù)出現(xiàn)，但客戶對產(chǎn)品的質(zhì)量要求卻不斷提高，這促使制造工藝尤其是焊接工藝愈來愈受人們關(guān)注。其中，在有鉛電子組裝工藝中并不受重視的冷卻速率在無鉛導(dǎo)入過程中逐漸引起人們的關(guān)注。高溫時間過長必然造成對元件、焊盤鍍層以及PCB板等的熱沖擊。2）焊點釬料液相線以上時間必須加以控制，以減少釬料和焊盤的反應(yīng)時間，防止脆性的金屬間化合物生長過厚，影響接頭強度。然而，冷卻速率并非越快越好，過大的冷速又會導(dǎo)致應(yīng)力集中，出現(xiàn)元件破裂和PCB翹屈等缺陷。工藝人員制定溫度曲線時多憑經(jīng)驗，沒有較為深刻的認識。主要研究冷速對微觀組織和焊點的力學(xué)性能的影響，著重于研究工藝、焊點組織和焊點力學(xué)性能之間的關(guān)系。 研究現(xiàn)狀 電子組裝工藝一款電子產(chǎn)品從構(gòu)想到應(yīng)用所經(jīng)過的主要環(huán)節(jié)包括：電路設(shè)計（集成電路設(shè)計和PCB電路設(shè)計等）、元器件制造（半導(dǎo)體封裝與測試）、PCB電路板制造、電子組裝和產(chǎn)品的測試應(yīng)用。使各型元件在電路板上協(xié)同工作，實現(xiàn)整機功能。焊接是目前電子制造業(yè)中實現(xiàn)這兩種連接應(yīng)用最有效最廣泛的連接方法。通孔焊接即元件引腳和電路板上確定位置的通孔相配合—引腳插入通孔在以釬焊完成連接。通孔焊接的優(yōu)點在于連接強度高，易于實現(xiàn)，成本較低。相對于通孔焊接發(fā)展起來表面組裝(Surface Mounting Technology)—即直接把元件的焊端或引腳貼裝在PCB表面的焊盤上，以回流焊完成電氣和機械連接。由于相應(yīng)的發(fā)展起來各種封裝形式的貼裝元件，該技術(shù)使得組裝密度大為減少，結(jié)構(gòu)更為緊湊。表面電子組裝工藝主要環(huán)節(jié)包括：焊膏印刷、元件貼裝和回流焊。印刷機上刮刀從具有一定厚度的模板上刮過，由于模板上有和PCB焊盤一一對應(yīng)的漏孔，靠刮刀擠壓把膏狀焊料轉(zhuǎn)移到焊盤上?？磕０寤鶞庶c實現(xiàn)精確定位，并通過控制模板厚度來實現(xiàn)焊盤上所需焊膏精確定量；元件貼裝由貼片機完成，把SMD（表面貼裝元件）精確的貼裝到已經(jīng)印有焊膏的位置。最后是回流焊工藝，即把貼裝完畢的PCB組件通過回流爐加熱，使焊點熔化，完成焊接。焊膏由合金粉末和助焊劑組成。因為助焊劑的揮發(fā)和其中活性劑的激活都受溫度影響，故回流焊工藝加熱溫度和時間成為重要參數(shù)。比如升溫速率太快則助焊劑揮發(fā)劇烈，導(dǎo)致釬料飛濺，冷卻后形成錫球。 無鉛回流焊工藝無鉛帶來機遇和市場，同時也帶來問題和挑戰(zhàn)。而釬焊峰值溫度須高出熔點20～40℃才能保證釬料的良好潤濕，這使得無鉛化后釬焊峰值溫度達到250℃左右（表11）。潤濕角大，潤濕力減小，圓角過渡不圓滑，空洞出現(xiàn)的幾率增加；焊接溫度提高使釬料和焊盤氧化更嚴重，也是導(dǎo)致潤濕不良的原因之一，產(chǎn)生許多焊后缺陷。在回流焊工藝方面，最主要的變化體現(xiàn)在預(yù)熱和回流峰值溫度相應(yīng)升高，加熱時間更長（圖11）。表12 幾種品牌釬料的推薦工藝參數(shù)[ , , In Search of New LeadFree Electronic Solders[J].Journal of Electronc Mater