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传统的Sn-Pb钎料,由于其优异的性能和低廉的成本等特点被广泛用于电子封装行业。但是铅是有毒金属,其危害性已经受到了全球的广泛关注,随着社会的发展和环保意识的增强,人们越来越重视控制铅的污染,为此世界各国纷纷出台法律限制铅的使用,无铅钎料的研发已成为电子行业急需解决的问题。全球范围内现已研究和开发出几十种无铅钎料合金,大致分为Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Zn和Sn-Bi等系列,其中由于Sn-Bi系无铅钎料具有低熔点、优良润湿性能等优点使其在耐热性能差的电子元器件封装领域具有较大的应用前景。论文在硫酸盐为介质的合金镀液基础上,以柠檬酸钠作为络合剂,采用电沉积的方法制备了Sn-Bi无铅钎料。试验过程中对Sn-Bi共沉积的电化学行为研究表明,柠檬酸钠作为络合剂能够增大阴极极化,使离子的析出电位变负。随着镀液中柠檬酸钠浓度增大,阴极极化作用也增强。电沉积时在阴阳两极之间放置一块中间带孔的绝缘挡板,结果表明,加挡板能够改变阴极的电力线分布,在一定程度上减小边缘效应,沉积的镀层在基板上分布的均匀性得到了较大的改善。利用EPMA、XRD和SEM等测试方法探讨了溶液成分及电流参数对Sn-Bi电沉积的影响。XRD相分析表明,电沉积Sn-Bi钎料主要由四方晶系的Sn相和菱形晶系Bi相组成。而Sn-Bi钎料成分受镀液中主盐浓度影响较大,随着镀液中Sn2+质量百分比的增大,钎料中Sn含量也增大。相比之下,虽然电流密度、占空比和脉冲频率等工艺参数对Sn-Bi钎料成分的影响较小,但是却在一定程度上影响了沉积钎料的表面形貌。随着电流密度的增大,钎料颗粒变细,同时表面均匀性提高。此外,随着占空比和脉冲频率增大,由于阴极极化减小,晶粒长大的趋势增大,使得钎料颗粒变粗。Sn-58.9Bi近共晶钎料的熔点为138.6℃,属于低温无铅钎料。Sn-Bi钎料的润湿铺展试验表明,随着Sn-Bi钎料中Bi元素含量增加,润湿性能不断提高。当成分达到共晶点时,润湿角具有最小值,继续增大Bi含量,钎料的润湿角反而增大,润湿性降低。此外,升高温度能够促进钎料铺展润湿,而铺展过程中使用免清洗钎剂不仅具有良好的助焊性能,而且能有效避免液体飞溅。