第1章 无铅焊料的研究发展现状 1
1.1 电子器件微型化迫切要求发展无铅焊料 1
1.1.1 焊料合金在微电子封装及组装互连技术中的使用 1
1.1.2 电子器件微型化的趋势需要发展无铅焊料 2
1.2 环境立法禁止含铅焊料的使用 3
1.3 无铅焊料的发展进程 5
1.3.1 无铅焊料的性能要求 5
1.3.2 主要无铅焊料体系 5
1.3.3 无铅焊料的微合金化 8
1.3.4 无铅复合焊料 16
1.4 无铅焊料的研究热点 20
1.4.1 无铅焊料／金属连接界面 20
1.4.2 电子迁移 27
1.4.3 机械性能 28
1.5 Sn-Ag系无铅焊料的研究与发展 31
1.5.1 Sn-Ag系无铅焊料的力学性能 32
1.5.2 Sn-Ag系无铅焊料的凝固过程 34
1.5.3 新组元对Sn-Ag系无铅焊料的影响 35
1.5.4 复合Sn-Ag系无铅焊料的研发 36
1.6 Sn-Ag-Zn系无铅焊料的研究现状 38
参考文献 39
第2章 二元Sn-Ag系焊料合金组织形成规律 52
2.1 冷却速率对凝固过程及组织形成的影响 52
2.1.1 不同冷却速率的获得 52
2.1.2 宽冷却速率范围Sn-3.5Ag焊料合金的组织形成规律 53
2.1.3 Sn-3.5Ag焊料合金维氏硬度与凝固速率的内在联系 62
2.2 块状金属间化合物Ag3 Sn相的析出 64
2.2.1 Sn-Ag系焊料合金差示扫描量热分析温度控制程序 65
2.2.2 Sn-Ag系焊料合金凝固过程块状金属间化合物Ag3 Sn相的形成规律 66
2.2.3 Sn-Ag系焊料合金中块状金属间化合物Ag3Sn相体积分数的确定 69
2.2.4 缓冷凝固过共晶Sn-Ag系焊料合金中块状金属间化合物Ag3Sn相的生长 75
2.3 高温时效过程组织稳定性分析 77
2.3.1 缓冷凝固Sn-3.5Ag焊料合金高温时效过程的组织演化 78
2.3.2 水冷Sn-3.5Ag焊料合金高温时效过程的组织演化 79
2.3.3 水冷Sn-3.5Ag焊料合金中金属间化合物Ag3Sn相长大驱动力的确定 81
2.3.4 块状金属间化合物Ag3Sn相的生长过程 84
2.3.5 水冷Sn-3.5Ag焊料合金的热稳定性分析 85
参考文献 87
第3章 Sn-3.7Ag-0.9Zn共晶焊料合金组织形成规律 90
3.1 冷却速率对组织形成过程的影响 90
3.1.1 平衡和近平衡凝固组织 90
3.1.2 快速冷却下β-Sn枝晶相的形成 93
3.1.3 不同冷却速率下Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金凝固过程分析 96
3.2 时效过程的组织稳定性 97
3.2.1 室温时效 97
3.2.2 高温时效 99
3.3 连接界面组织分析与形成机理 101
3.3.1 Sn-3.7Ag-0.9Zn/Cu界面组织 102
3.3.2 Sn-3.7Ag-0.9Zn/Cu界面形成机理 107
参考文献 111
第4章 成分配比对三元Sn-Ag-Zn系焊料合金凝固过程的影响 113
4.1 Sn-xAg-0.9Zn焊料合金 113
4.1.1 不同Ag含量Sn-xAg-0.9Zn焊料合金平衡组织 113
4.1.2 Ag含量变化对平衡凝固过程的影响 117
4.2 Sn-3.7Ag-xZn焊料合金 119
4.2.1 不同Zn含量Sn-3.7Ag-xZn焊料合金平衡组织 119
4.2.2 Zn含量变化对平衡凝固过程的影响 123
4.3 连接界面形成机理 126
4.3.1 Sn-xAg-0.9Zn焊料合金与Cu基板的界面反应 126
4.3.2 Sn-3.7Ag-xZn焊料合金与Cu基板的界面反应 128
参考文献 135
第5章 微合金化对Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金组织形成的影响 136
5.1 In 136
5.1.1 In的加入对Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金组织的影响 136
5.1.2 高温时效对Sn-3.7Ag-0.9Zn-xIn焊料合金组织的影响 143
5.2 Al 150
5.2.1 Al的加入对Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金组织的影响 150
5.2.2 高温时效对Sn-3.7Ag-0.9Zn-xAl焊料合金组织的影响 156
5.3 Bi 166
5.3.1 Bi的加入对Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金组织的影响 166
5.3.2 Bi的富集区形成过程分析 174
5.4 与Cu基板连接界面形成机理 175
5.4.1 Sn-3.7Ag-0.9Zn-1.0In/Cu界面结构的形成与演化 175
5.4.2 Sn-3.7Ag-0.9Zn-xAl/Cu界面 184
5.4.3 Sn-3.7Ag-0.9Zn-xBi/Cu界面 186
参考文献 189
第6章 Ce变质Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金组织与性能 192
6.1 不同Ce含量Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金平衡组织 192
6.1.1 Ce的加入对Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金平衡组织的影响 192
6.1.2 高温时效对Sn-3.7Ag-0.9Zn-xCe焊料合金平衡组织的影响 199
6.2 不同Ce含量Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金的水冷组织 201
6.2.1 Ce的加入对Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金水冷组织的影响 201
6.2.2 高温时效对Sn-3.7Ag-0.9Zn-xCe焊料合金水冷组织的影响 205
6.3 锡须的形成与机理 208
6.4 Ce变质对连接界面金属间化合物的影响 212
6.4.1 Sn-3.7Ag-0.9Zn-xCe与Cu基板的反应 213
6.4.2 Sn-3.7Ag-0.9Zn-xCe与Ni/Cu基板的反应 223
参考文献 230
第7章 颗粒增强相对Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金组织的影响 231
7.1 SiC颗粒增强相 231
7.1.1 SiC颗粒引入对Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金组织的影响 231
7.1.2 高温时效对Sn-3.7Ag-0.9Zn-xSiC复合焊料组织的影响 240
7.1.3 SiC颗粒引入对Sn-3.7Ag-0.9Zn/Cu界面化合物层的影响 241
7.2 Cu颗粒增强相 244
7.2.1 Cu颗粒引入对平衡凝固Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金组织的影响 244
7.2.2 Cu颗粒引入对水冷态Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金组织的影响 249
参考文献 250
第8章 不同Sn-Ag-Zn系焊料合金的性能评价与断裂机理分析 251
8.1 Sn-Ag-Zn系焊料合金的维氏硬度 251
8.1.1 Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金 251
8.1.2 不同Ag和Zn含量的Sn-Ag-Zn系焊料合金 253
8.1.3 微合金化Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金 254
8.1.4 Sn-3.7Ag-0.9Zn复合焊料 257
8.1.5 Sn-Ag-Zn系焊料合金强化机理 258
8.2 Sn-Ag-Zn系焊料合金的拉伸性能 260
8.2.1 Sn-xAg-0.9Zn焊料合金的抗拉强度 261
8.2.2 Sn-3.7Ag-0.9Zn-xAl焊料合金断裂机理 261
8.2.3 Sn-3.7Ag-0.9Zn-xBi焊料合金的抗拉强度 265
8.2.4 Sn-3.7Ag-0.9Zn-xCe焊料合金的抗拉强度 266
8.3 Sn-Ag-Zn系焊料合金的熔点和润湿性能 269
参考文献 271