大声
【扒一扒】日本高纯球形硅微粉材料生产商
—— anndi

《【扒一扒】日本高纯球形硅微粉材料生产商》:  作为一种无机非金属矿物功能性粉体材料,硅微粉广泛应用于电子材料、电工绝缘材料、胶黏剂、特种陶瓷、精密铸造、油漆涂料、油墨、硅橡胶等领域。 目前,世界上只有中国、日本、韩国、美国等少数国家具备硅微粉生产能力... 全文 ?

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《电子制造技术—利用无铅、无卤素和导电胶材料》笔记

《电子制造技术—利用无铅、无卤素和导电胶材料》

第一章 无公害电子制造技术简介

第二章 应用无铅焊料实现芯片(或晶片)级的互连

第三章 在印刷电路板/衬底上用无铅焊料实现圆片级芯片尺寸封装WLCSP

第四章 无焊料凸点实现芯片(或圆片)级的互联

第五章 在印刷电路板/衬底上应用无焊料凸点的圆片级芯片尺寸封装(WLCSP)

第六章 适用于集成电路封装的无公害铸模化合物

第七章 集成电路封装中无公害衬底贴装薄膜

第八章 常规PCB板在环保方面的问题

第九章 起阻燃作用的含卤素和不含卤素的材料

第十章 环保型印刷电路板的制造

第十一章 无铅焊料方面国际研究状况

第十二章 无铅焊料合金的发展

第十三章 主要的无铅合金

第十四章 无铅表面处理

第十五章 无铅焊接的实现

第十六章 无铅焊接的难点

第十七章 导电胶的介绍

第十八章 导电胶电导率的建立

第十九章 导电胶接触电阻不稳定的研究

第二十章 导电胶接触电阻的稳定性

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第二十章 导电胶接触电阻的稳定性

1、简介:
a.影响电化腐蚀的因素:有好几种因素,如吸湿、电解液浓度等,都能够影响电偶腐蚀率,进行电偶腐蚀的一个最重要的因素是必须由电解液,如果没有水溶液,电偶腐蚀将不会进行;电解质提供了电导率,在电偶腐蚀中也是需要的,没有电解质的话,电流腐蚀进行得非常慢,在这种情况下的电解质主要来源于树脂内的杂质;
b.防电化腐蚀的添加剂(氧气清道夫):氧气清道夫是为了防止氧腐蚀而添加到水中的化学成分,正如它们名字所意味的,它们在水溶液中与分解的氧气发生反应。通过氧气清道夫防止腐蚀发生的主要机制在于阴极的机理是以降低氧气浓度为基础的;

2、实验:
a.材料:壳牌化学公司的双酚F型环氧树脂EPON862,从Union Carbide公司购买的一种环氧树脂ERL-4299,一种聚酰胺313B,作为环氧树脂的硬化剂,从Aldrich化学公司购买了CHZ、HQ、HQL、PAL、氯化钠、氯化铵、硫酸氨、醋酸钠和所有金属线,包括Sn、Cu、Ni等;
b.接触电阻测试装置:四探针法(吉时利多用表);
c.导电胶翘曲行为的研究:TA公司2970型差热扫描热量计DSC;
d.导电胶动态特性的研究:TA公司2980型动态机械分析仪DMA;
e.湿度吸收的测试:85℃,85%的湿度下测试(Lunaire公司的CEO932W-4);
f.粘结强度的测试:使用Royce仪器公司的552黏性测试仪;

3、结果与讨论:
a.电解对接触电阻漂移的影响:在非贵金属上导电胶接触电阻不稳定的主要原因在于流电腐蚀,正如先前提到的,电解液是进行流电反应所必需的要素,电解液能够增加溶液的电导率,加速流电反应、导致接触电阻上升幅度更大;
b.湿度吸收对接触电阻漂移的影响:在ECA和金属间界面处由于吸收湿气,带来水分的沉积,从而形成电偶腐蚀所需的电解溶液,因此,对于某个具有较低吸湿性的ECA,则在界面处具有较慢的腐蚀速率,其所对应老化过程中接触电阻的漂移也比较小; 全文 »

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第十九章 导电胶接触电阻不稳定的研究

1.、简介:
a.导电胶ECA将作为传统锡铅焊料的替代品,与锡铅焊料相比,ECA工艺具有很多优点,如环保、良好的沟槽容量、更优的热机械性能、更少的工艺步骤、没有氯氟化碳溶液和低的工艺温度等,然而,到目前为止,ECA工艺仍不成熟,目前存在若干制约因素,如果导电胶在大多数应用中具有合适的电导率,当导电胶和非贵重金属终端元件持续地经受高温和湿度较高的条件下(尤其是在85℃,85%的相对湿度条件下),几乎所有的接触所对应的接触阻抗都呈增长趋势。
b.接触电阻的升高主要是在接触型黏胶和非贵重金属界面之间形成的氧化物所导致的结果,然而对于氧化物的形成有两种可能的机理:简单氧化和非贵金属电化学腐蚀。其中氧化是指材料(这里是金属)和氧气之间发生了反应,可能发生在干燥环境下,也可能发生在潮湿环境下,但一般温度都比较高。而电偶腐蚀过程一般在以下条件满足时会发生:两种金属具有不同的电化学势,并且相接触;含水的电解液存在;两种金属中的一种,其电化学势要低于化学反应2H2O+4e+O2=4OH所对应的势能,一般为0.4ev;

2、实验:
a.材料概述:壳牌化学的双酚F型环氧树脂;从Aldrich化学公司购买的硬化剂;银片从Degussa公司得到;镍片从Novamet公司得到;从Aldrich化学公司购买了各种金属线,包括Ni、Sn、Cu、Ag、和Pt,直径为0.25mm,纯度为99.99%;从Hisco公司购买了直径为0.25mm的共熔锡铅线;商用ECA是银片填充的环氧黏胶,型号为Ablebond 8175A; 全文 »

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第十八章 导电胶电导率的建立

1、简介:
a.导电胶ECA由一个绝缘聚合物阵列和导电填料组成,导电填料一般是银片。这个复合系统的特性可以由过滤现象来说明:当足够量的导电填料装载进绝缘阵列中时,由于填料颗粒互相之间连续的相互连接而使系统由绝缘材料转变成导电材料,随着导电性颗粒相应体积比的增加,连续的可能性也增加,直到达到临界的体积比例,超过这个临界值,电导率较高,随着体积比的进一步增加,只略微增;。
b.在银片表面有一薄层有机润滑层,是电绝缘材料。Lovinger认为:ECA胶初始体电阻高是由于在银片上绝缘润滑涂层导致的;在处理过程中电导率突然出现是由于这层绝缘膜被却掉了的原因;对于ECA无论是电导率的变化还是最终值,环氧阵列的收缩都没有起主要作用;

2、实验:
a.材料:Degussa公司的两种银片和一种银粉,银片表面带有有机润滑层,银粉不带润滑层;某公司商用ECA一款;壳牌化学的双酚F型环氧树脂RSL1738;Shikoku公司的1-氰乙基-2-乙烷基-4-甲基(2E4MZCN);Aldrich公司的甲醇、四氢呋喃THF、二甘醇-3,4-丁基醚;Ciba-Geigy公司三功能性环氧树脂MY500;Aldrich公司的另一种硬化剂1,2-三氢化物和二乙基乙二醇;(Anndi语:呵呵,这样一来导电胶的基础配方显而易见了) 全文 »

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第十七章 导电胶的介绍

1、电子封装:简单的回顾
a.电子封装是为主要的电路建立一个内连接和合适的操作环境,以便处理和存储信息的一门科学和艺术,封装主要具有4个功能:
■信号分布,包括主要的拓扑和电磁考虑;
■能量分布:包括电磁、结构和材料方面;
■热分散或冷却:包括结构和材料方面的考虑;
■元件和内连接,包括机械的、化学的和电磁场的;
b.电子封装的级别:
■在第一级封装中,使用引线键合、带自动键合、倒装芯片凸点安装技术等将集成电路安装在一个四方扁平、引脚阵列或球阵列封装中;
■被封装的器件直接附着在PCB板上,或者其他形式的衬底上,这是第二级封装;
■第三级封装时设备部件的外壳;
c.封装技术最好的度量标准时硅效率的分析,硅效率定义为硅面积相对于板面积的比率,随着封装技术的进展,硅效率持续增长:
■20世纪70年代使用双层内嵌封装约为2%;
■80年代四方扁平封装约为10%;
■90年代使用球阵列约为20%;
■多芯片模块和芯片尺寸封装达到40%;
■使用SLIM的系统级封装时,硅效率将高达80%;
■最近的现代高性能封装中的薄纸芯片和三维封装中,硅效率将达到100%;

2、导电胶技术综述:ECA是聚合材料和导电填料的复合物,聚合材料具有优秀的电绝缘性能,因此可以做到电绝缘。导电填料提供了电气性能,而聚合材料则提供了一定的机械强度,因此,电气性能和力学性能是由不同成分来提供的,与金属化焊料的使用情况存在差别,对于金属化焊料,是由一种材料同时提供电气性能和力学性能的。目前导电胶有两种:各向异性导电胶ACA和各向同性导电胶ICA:
a.各项异性导电胶ACA:ACA代理表了聚合物键合剂的第一个主要分支,导电胶的各向异性使得材料在垂直于Z轴的方向具有单一导电方向,这个方向导电率是通过相对较低容量的导电填充材料(5%~20%范围)来达到的;ACA分为两大类,一类是在工艺实施前就具有各向异性导电性能(ACF),另一类是在实施工艺后才具有各向异性导电特性(ACP): 全文 »

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第十六章 无铅焊接的难点

1、表面处理的难点:SnPb表面处理已经成为一种常规工艺,而主要重点在于保持控制方面,然而对无铅表面处理就不能这么说,由于在无铅处理中所用特殊化学成分和这些处理所用时间较短,实际上每一种无铅表面处理都存在一些问题:
a.黑焊盘:Biunno研究了黑焊盘的种类和形成机理,他将黑焊盘现象分成8类,按其综合程度升序为:最小浸金IG毛刺、深IG毛刺、浅扩展IG毛刺、深扩展IG毛刺、无电解镍节浅IG分离、小段黑带、拐角段黑带、大段黑带;
b.外部裂化/漏掉电镀:对于ENIG系统,将要电镀额表面的重要性质包括掺杂、有机物、粗糙度、残留铜、残留焊料掩膜、氧化和残留锡。如果对这些参数不进行控制,将导致外部裂化或者漏掉电镀;
c.锡须:锡须是基于锡的金属表面上和基于锡的表面处理上,锡晶体突出的生长,须的形状也许像光纤,也有的高度无规则:
■锡须不仅可能发生在纯锡表面,在一些锡合金上也可能发生;
■压应力促进锡须的生长,而张应力则对其生长起限制作用;
■除了铜扩散,碳含量的增加也会导致锡须生长;
■锡须的生长也受锡晶粒尺寸的影响,而老化条件对锡须生长率的影响是有争议的;
d.表面处理清洁阻抗;

2、焊接的难点:回流和波峰焊都遇到过很多问题,包括金属间化合物(金属熔化时浮升至表面的)、渣滓、波峰焊料组分、铅掺杂、填料上浮、吸湿性能差、空洞和粗糙连接形貌等,以下分别讨论之: 全文 »

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第十五章 无铅焊接的实现

1、与带有表面贴装技术回流工艺无铅焊接的兼容性:
a.兼容性评估的试验方案:
■材料:合金、焊剂和焊料黏胶;
■测量:熔化温度、吸湿能力(吸湿系数WI)、焊料球化(焊料球化系数SBI)、附加时间(附加时间系数TTI)、货架寿命(货架寿命系数SLI)、兼容性(兼容系数C)、截面;
b.兼容性研究结果:
■合金的兼容性:63Sn37Pb、SnAgBi系统、SnCu(SnAgCu、SnAgCuSb、SnBi、SnSb)系统、SnAg系统、SnZnBi系统;
■焊剂的兼容性;
■温度对合金兼容性的影响;
■温度对焊剂兼容性的影响;
■焊料凸起形成的截面:大空洞、IMC厚度;
c.需考虑的额外因素:
■SBI、WI和SAI的重要性;
■WI;
■合金的潜力;
■焊料黏胶沉积;
■没有元件的测试;
■表面处理;
■回流焊接外的其他问题;
d.兼容性评估;

2、无铅波焊的实现:波峰焊无铅化所遇到的挑战一点也不比回流焊少,由于波峰焊中焊料湿度和焊剂能力相对减少,无铅波峰焊对应的缺陷率比较高,尤其是穿孔和桥接缺陷。Diepstraten应用Taguchi实验设计方法研究了影响波峰焊接产量的潜在因素,在Diepstraten的工作中,选择了四个工艺参数:焊料温度、接触时间、PCB板上端预热温度和湿焊剂数量,Diepstraten总结出他实验中总体最好的设置是: 全文 »

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第十四章 无铅表面处理

1、简介:为了使焊接环境达到真正的无铅化,不仅是用作焊接的焊料本身要无铅,在印刷电路板上焊盘的表面处理和元件的引线等都要做到无铅化,印刷电路板无铅表面磨光处理方案如下:OSP、Ni-Au、Ag、Bi、Pd、Ni-Pd、Ni-Pd(X)、Sn、Ni-Sn、Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Cu、Sn-Ni等,下面分别介绍之;

2、有机焊料性能保护剂OSP:指的是加在PCB焊盘上的有机覆盖物,为提高焊接性能而特地保留下来的,也称作防锈剂,它包含树脂、松香和一氮二烯五元化学成分:
a.苯并三唑BTA:苯并三唑化学物质与亚铜氧化反应,形成聚合铜盐,这些聚合铜盐分子彼此排列整齐,在铜表面形成保护薄膜,具有三维结构;
b.咪唑:与BTA类似,烷基咪唑与氧化铜反应,在铜表面形成聚合物烷基咪唑铜膜;
c.苯并甲胺:博湖机理类似咪唑,后来替换的苯并咪唑BAs的出现使得焊接缺陷率等到了提高;替代型Bas的使用包括了以下优点:
■简单的搬运流程;
■能够承受严格的多次回流;
■BA OSP厚度:0.2~0.5um;
■提供了优秀的共面性;
■微波应用中表现最好;
■货架寿命2个月;
■表面处理费用是HASL的0.2~0.3倍;
■在产品工作期间,OSP涂覆的Cu焊盘的抗腐蚀性是一个要考虑的问题;
d.预焊剂:预焊剂(松香/树脂基涂覆)广泛地应用在焊料可连接性保持方面;

3、镍—金(Ni/Au):把金涂覆在Ni上替代HASL已经很多年了,涂覆的Ni具有很多优势,如表面较平、高稳定性、好的货架寿命和焊接能力较强,并在安装时少了桥接:
a.电解Ni/Au:电解Ni/Au包含了一个电解Ni的内层加上一个电解Au的外层,通常表示为EG,在引线键合应用中,它是经常用到的表面处理;
b.非电镀镍/浸金:非电镀Ni,厚度为2.5~5um,浸金厚度0.15~0.25um,是另一种Ni/Au表面处理的主要形式,可以标记为ENIG;
c.非电镀镍/非电镀(自动催化)金; 全文 »

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第十三章 主要的无铅合金

1、综述:在一系列无铅焊料中,人们对下面的一组有着特殊的兴趣,是工业界首先要选择的,它们是:共熔Sn-Ag、共熔Sn-Cu、Sn-Ag-Bi、Sn-Ag-Bi-In、Sn-Ag-Cu-In、Sn-Ag-Cu-Sb、Sn-Zn以及Sn-Zn-Bi,在电子行业中它们的特性和潜在应用前景将在下面进行讨论;

2、共熔锡-银合金(Sn-Ag):
a.物理特性:共熔的Sn-Ag、96.5Sn-3.5Ag已经应用了好多年,其熔点比共熔Sn-Pb合金高38℃,同时具有更低的密度和更低的电阻;
b.力学性能:总体上最终Sn-Ag共熔合金的强度与共熔Sn-Pb相接近,其杨氏模量更高,延长性更低;根据Hwang等人的报道,在室温下蠕变阻抗按降序排列如下:62Sn-36Pb-2Ag>96.5Sn-3.5Ag>63Sn-37Pb>58Bi-42Sn>60Sn-60Pb>70Sn-30In>60In-40Sn;
c.浸润特性:Glazer报道说,测试温度在260-280℃之间时,大多数情况下浸润能力按以下次序递减:60Sn-40Pb>100Sn>95.5Sn-4Ag-0.5Cu>95Sn-5Sb>96.5Sn-3.5Ag;
d.可靠性:疲劳试验结果表明,合金的疲劳阻抗按升序排列如下:63Sn-37Pb<64Sn-36In<58Bi-42Sn<50Sn-50In<99.25Sn-0.75Cu<100Sn<96Sn-4Ag;

3、共熔锡-铜合金(Sn-Cu):
a.物理特性:在几种主要的无铅焊料中,共熔Sn-Cu的熔化温度是最高的,它的表面张力、电阻抗和密度都可以和共熔Sn-Ag相比拟;
b.机械特性:在25℃和100℃下,发生破裂的时间按下列次序增加:共熔Sn-Ag<Sn-Ag-Cu<共熔Sn-Cu<60Sn-40Pb;
c.浸润特性:在不使用激活流体情况下,浸润能力按下列次序递减:共熔Sn-Pb>Sn-Ag-Cu>Sn-Ag>Sn-Cu;Toyoda也研究了几种合金的传播性能,,传播性能按降序排列为:63Sn-37Pb>Sn-Ag-Cu-4.5Bi>Sn-Ag-Cu-7.5Bi>Sn-3.5Ag-0.75Cu>99.25Sn-0.75Cu>89sn-8Zn-3Bi; 全文 »

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第十二章 无铅焊料合金的发展

1、相关标准:
a.作为一个可接受的无铅焊料替代品的标准如下:
■无毒;
■可以得到和价格合适;
■工艺温度在可接受范围内;
■吸湿性在允许范围内;
■能够形成可靠的连接点;
■材料可制造性;
b.美国国家制造科学中心NCMS无铅焊料项目勾画出的基本相应标准如下:
■毒性:要远远低于Pb;
■供应:要足够80%以上转化应用;
■费用:以体材料提供时,要低于10美元;
■固化温度:高于其所工作的温度;
■液化温度:小于225℃;(防止元件热损伤)
■浆状范围:小于30℃;(为了防止波峰焊时裂开)
■吸湿性能:要与共熔Sn/Pb相比拟;
■覆盖面积:大于85%;(在铜上,点蘸实验)
■热机械疲劳:大于75%;(相对于共熔Sn/Pb)
■热扩展系数:小于29ppm/℃;(防止焊料连接处局部应力)
■蔓延:大于500psi;(在室温下10000min内导致失效)
■延展性:大于10%(在室温下单轴应变下,对于制造焊料连线和预定型时都是非常重要的);

2、毒性:
a.OSHA PEL和ACGIH TLV:
Bi<Zn氧化<Sn(无机的)<Cu粉<Sb及其化合物<Sn有机物<Cu烟<In及其化合物<Ag粉盒Ag烟<Ag及其可溶化合物<无机Pb;
b.慢性毒性:
Bi<In<Zn(氧化)<Cu<Ag<Sn<Sb<Pb;
c.表面装配讨论报告:
Bi<Zn<In<Sn<Cu<Sb<Ag<Pb;
d.用于移动通信设备上电路板的化学成分:
Au<Sn<Al<Ag<Ni<Cu<Pb;

3、成本和可利用性:由于铅是最便宜的材料,所有无铅替代品都注定要比共熔Sn-Pb焊料贵,相对来说, 全文 »

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