聚氯乙烯烟气对典型锡焊料的腐蚀行为影响研究
发布时间：2021-09-29 06:37
锡焊料作为电子封装材料对电子设备的可靠性起着不可忽略的作用。随着电子设备的小型化和高度集成化,焊点腐蚀愈加严重,导致电子产品失效也愈加严重。而随着含铅焊料的禁用,Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu系无铅焊料被广泛应用,其可靠性问题逐渐得到广泛重视。电力的普及和快速发展促使电气故障等导致的火灾愈加频繁,聚氯乙烯和聚乙烯作为电线电缆绝缘材料被大量使用,一旦发生火灾,很容易参与燃烧产生火灾烟气。在远离起火点,火灾烟气容易对电子设备造成腐蚀等非热损伤。而目前国内外关于烟气对锡焊料的腐蚀影响研究鲜有报道。因此,本文旨在探究 Sn-0.7Cu、Sn-3.0Ag、Sn-3.0Ag-0.5Cu 和 Sn-37Pb 四种典型锡焊料在聚氯乙烯烟气氛围下的腐蚀行为,分别研究烟气浓度、环境温度和相对湿度等因素对其影响,建立典型锡焊料在聚氯乙烯烟气氛围下的腐蚀动力学模型,分析其腐蚀形貌及变化规律,揭示其腐蚀机理。此外,研究Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料构成的球栅阵列封装在不同浓度聚氯乙烯烟气氛围下的可靠性,分析其电学性能失效模式和腐蚀形貌。（1）烟气组分对锡焊料的长周期腐蚀行为影响研究。采用失重法对比研...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２?ＳＡＣ?４０５焊点组装的ＰＢＧＡ在经过盐雾腐蚀后三点弯曲测试中的失效率［９１］??综上所述，目前关于ＢＧＡ封装主要研宄其在ＮａＣｌ溶液中的腐蚀行为影响，??
影响；??（４）探宄不同环境温度对?Ｓｎ－３７Ｐｂ、Ｓｎ－０．７Ｃｕ、Ｓｎ－３．０Ａｇ?和?Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ??四种典型焊料在ＰＶＣ烟气氛围的腐蚀行为；??（５）探宄不同环境相对湿度对?Ｓｎ－３７Ｐｂ、Ｓｎ－０．７Ｃｕ、Ｓｎ－３．０Ａｇ?和?Ｓｎ－３．０Ａｇ－??０．５Ｃｕ四种典型焊料在ＰＶＣ烟气氛围的腐蚀行为；对比分析相对湿度对锡焊料??腐蚀程度的影响；??（６）探宄不同烟气浓度对Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ构成的ＢＧＡ封装的可靠性影响。??综上所述，本文的技术路线如图１－３所示。??文献综述???＾??！Ｓｉｔ＞３７Ｐｂ???烟气对锡焊料合金的腐蚀行为影响研宄★一｜＾；３；〇Ａｇ??＾?ｉ￣?＾?ｉ?￣ｉ?ｉ??烟气气氛影响?烟气浓度影响?环境温度影响环境湿度影响??Ｉ?，?｜?Ｉ??Ｉ?＇￣?Ｉ?Ｉ??腐蚀动力学?腐蚀形貌?腐蚀机理??Ｉ?Ｉ?Ｊ?Ｉ??＞?ｒ??????？？？？????烟气浓度对ＢＧＡ封装可靠性影响研宄＾．．．．．．ｉＳｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ?｜??Ｉ?Ｊ??Ｉ??、ｒ?＞?ｒ??短路失效模式?断路失效模式??图１－３本文技术路线??本文分为以下６章：??第一章为绪论。首先阐述了本文的研宄背景；其次介绍了锡焊料的发展历程??以及分类；随后调研和总结了国内外关于锡焊料的腐蚀研宄现状、腐蚀的影响因??素、ＢＧＡ封装的发展历程及其焊点的可靠性研宄现状、烟气对金属的腐蚀的研??１３??
?第２章实验方法与表征???Ｓｍｃｋｃ?ｅｘｐｏ＾ｅｃｆａａｏｉｂｅｒ?＜＾＾？１?ｆａｎ??Ｃｏｍ?ｂｕｘｔｋｎ?ｂｏａｔ?Ｉ?一??ｒｆ?Ｆ?＾??ｉ—＾—ｉ?丄??ｓ＾０８?ｙｆ５＊＊５＊＾??Ｈ?Ｈ?Ａ??＾?ｌｉｆｅ??□□?□□??图２－１烟气腐蚀实验装置示意图??２．?２．?３实验步骤??由于烟气氛围的复杂性，难以模拟烟气氛围构建电化学腐蚀测试装置，例如??电解质溶液配比。因此，本文选取经典的失重法测试Ｓｎ－３７Ｐｂ、Ｓｎ－０．７Ｃｕ、Ｓｎ－３．０Ａｇ??和Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ四种典型锡焊料的质量损失和腐蚀速率等腐蚀动力学参数。??失重法是在样品经过一定介质腐蚀后，将其表面腐蚀产物进行清除，比较其腐蚀??前重量与腐蚀后重量的变化从而确定腐蚀速率，是一种重复性强、数据可靠、更??接近真实环境的腐蚀测试方法，是最经典的测试金属腐蚀的方法Ｍ７，１Ｇ８］。虽然腐??蚀电化学方法已成为腐蚀测试的主流方法，但是腐蚀电化学方法需要在明确腐蚀??机理的情况下才能计算其腐蚀速率参数［１Ｇ９］。为得到准确的数据，每组试验至少??采用三个平行试样做失重分析，同时采用一个试样做表征分析。采用锡焊料单位??面积上腐蚀前后质量变化来表征腐蚀特性，称之为质量损失，计算公式如下：??Ａ?Ｔｒｒ?－ｍ．＋Ｗｂ〇－Ｗｂｉ??ＡＷ?＝?—?????ｓ??用深度指标计算腐蚀速率，即单位时间、单位面积上的金属质量损失，腐蚀??速率，公式如下：??⑶（ｍ０－ｍｊ?＋／Ｗｂ〇?－?ｍｂｉ）?ｘ?８７６００??ｓｘｔｘｐ??其中，ＡＷ为质量损失，单位为ｇ／ｍ３；?ＣＲ为腐蚀速度，单位为ｍｍ／ｙ；?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sn-Cu系无铅钎料的研究进展及发展趋势[J]. 赵猛,张亮,熊明月. 材料导报. 2019(15)
[2]温度和湿度环境下未镀锌高强钢丝的腐蚀速率谱[J]. 陈小雨,唐茂林. 西南交通大学学报. 2018(02)
[3]电力设备火灾特点及发生原因分析[J]. 孟志杰,马文亮. 经贸实践. 2017(21)
[4]浅议化工容器腐蚀问题发生原因及解决对策[J]. 赵晓慧. 化工管理. 2016(26)
[5]微电子封装的发展历史和新动态[J]. 张翼,薛齐文,王云峰. 机械工程与自动化. 2016(01)
[6]水基钻井液腐蚀性评价的失重法与电化学法的方法比较[J]. 王志龙,罗跃,杨龙龙,尹达,梁红军,卢虎. 化学工程师. 2013(11)
[7]电子封装与微组装密封技术发展[J]. 王俊峰. 电子工艺技术. 2011(04)
[8]Sn-0.7Cu焊料在覆Cu FR-4 PCB板上电化学腐蚀及枝晶生长行为研究[J]. 华丽,郭兴蓬,杨家宽. 中国腐蚀与防护学报. 2010(06)
[9]海水中碳钢短期腐蚀行为的电化学研究方法[J]. 邹妍,王佳,郑莹莹. 腐蚀科学与防护技术. 2010(04)
[10]微量元素改性Sn-0.7Cu系无铅钎料的研究进展[J]. 李广东,史耀武,夏志东,雷永平. 电子元件与材料. 2009(02)
博士论文
[1]薄液膜下锡的腐蚀和电化学迁移行为及机理[D]. 钟显康.华中科技大学 2014
[2]新型高纯微电子封装材料的研究与开发[D]. 田晓伟.复旦大学 2011
硕士论文
[1]船体钢海水全浸区腐蚀的室内模拟加速试验方法的研究[D]. 曾华波.湖南大学 2010
[2]SnAgCuNiBi无铅钎料焊接性能及IMC生长机制[D]. 刘洋.哈尔滨理工大学 2010
[3]微电子封装中化学镀Ni-P薄膜研究[D]. 柏冬梅.大连理工大学 2009
[4]Sn-Bi系低熔点非共晶无铅焊料的研究[D]. 雷晓娟.湖南大学 2007
本文编号：3413235
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２?ＳＡＣ?４０５焊点组装的ＰＢＧＡ在经过盐雾腐蚀后三点弯曲测试中的失效率［９１］??综上所述，目前关于ＢＧＡ封装主要研宄其在ＮａＣｌ溶液中的腐蚀行为影响，??
影响；??（４）探宄不同环境温度对?Ｓｎ－３７Ｐｂ、Ｓｎ－０．７Ｃｕ、Ｓｎ－３．０Ａｇ?和?Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ??四种典型焊料在ＰＶＣ烟气氛围的腐蚀行为；??（５）探宄不同环境相对湿度对?Ｓｎ－３７Ｐｂ、Ｓｎ－０．７Ｃｕ、Ｓｎ－３．０Ａｇ?和?Ｓｎ－３．０Ａｇ－??０．５Ｃｕ四种典型焊料在ＰＶＣ烟气氛围的腐蚀行为；对比分析相对湿度对锡焊料??腐蚀程度的影响；??（６）探宄不同烟气浓度对Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ构成的ＢＧＡ封装的可靠性影响。??综上所述，本文的技术路线如图１－３所示。??文献综述???＾??！Ｓｉｔ＞３７Ｐｂ???烟气对锡焊料合金的腐蚀行为影响研宄★一｜＾；３；〇Ａｇ??＾?ｉ￣?＾?ｉ?￣ｉ?ｉ??烟气气氛影响?烟气浓度影响?环境温度影响环境湿度影响??Ｉ?，?｜?Ｉ??Ｉ?＇￣?Ｉ?Ｉ??腐蚀动力学?腐蚀形貌?腐蚀机理??Ｉ?Ｉ?Ｊ?Ｉ??＞?ｒ??????？？？？????烟气浓度对ＢＧＡ封装可靠性影响研宄＾．．．．．．ｉＳｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ?｜??Ｉ?Ｊ??Ｉ??、ｒ?＞?ｒ??短路失效模式?断路失效模式??图１－３本文技术路线??本文分为以下６章：??第一章为绪论。首先阐述了本文的研宄背景；其次介绍了锡焊料的发展历程??以及分类；随后调研和总结了国内外关于锡焊料的腐蚀研宄现状、腐蚀的影响因??素、ＢＧＡ封装的发展历程及其焊点的可靠性研宄现状、烟气对金属的腐蚀的研??１３??
?第２章实验方法与表征???Ｓｍｃｋｃ?ｅｘｐｏ＾ｅｃｆａａｏｉｂｅｒ?＜＾＾？１?ｆａｎ??Ｃｏｍ?ｂｕｘｔｋｎ?ｂｏａｔ?Ｉ?一??ｒｆ?Ｆ?＾??ｉ—＾—ｉ?丄??ｓ＾０８?ｙｆ５＊＊５＊＾??Ｈ?Ｈ?Ａ??＾?ｌｉｆｅ??□□?□□??图２－１烟气腐蚀实验装置示意图??２．?２．?３实验步骤??由于烟气氛围的复杂性，难以模拟烟气氛围构建电化学腐蚀测试装置，例如??电解质溶液配比。因此，本文选取经典的失重法测试Ｓｎ－３７Ｐｂ、Ｓｎ－０．７Ｃｕ、Ｓｎ－３．０Ａｇ??和Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ四种典型锡焊料的质量损失和腐蚀速率等腐蚀动力学参数。??失重法是在样品经过一定介质腐蚀后，将其表面腐蚀产物进行清除，比较其腐蚀??前重量与腐蚀后重量的变化从而确定腐蚀速率，是一种重复性强、数据可靠、更??接近真实环境的腐蚀测试方法，是最经典的测试金属腐蚀的方法Ｍ７，１Ｇ８］。虽然腐??蚀电化学方法已成为腐蚀测试的主流方法，但是腐蚀电化学方法需要在明确腐蚀??机理的情况下才能计算其腐蚀速率参数［１Ｇ９］。为得到准确的数据，每组试验至少??采用三个平行试样做失重分析，同时采用一个试样做表征分析。采用锡焊料单位??面积上腐蚀前后质量变化来表征腐蚀特性，称之为质量损失，计算公式如下：??Ａ?Ｔｒｒ?－ｍ．＋Ｗｂ〇－Ｗｂｉ??ＡＷ?＝?—?????ｓ??用深度指标计算腐蚀速率，即单位时间、单位面积上的金属质量损失，腐蚀??速率，公式如下：??⑶（ｍ０－ｍｊ?＋／Ｗｂ〇?－?ｍｂｉ）?ｘ?８７６００??ｓｘｔｘｐ??其中，ＡＷ为质量损失，单位为ｇ／ｍ３；?ＣＲ为腐蚀速度，单位为ｍｍ／ｙ；?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sn-Cu系无铅钎料的研究进展及发展趋势[J]. 赵猛,张亮,熊明月. 材料导报. 2019(15)
[2]温度和湿度环境下未镀锌高强钢丝的腐蚀速率谱[J]. 陈小雨,唐茂林. 西南交通大学学报. 2018(02)
[3]电力设备火灾特点及发生原因分析[J]. 孟志杰,马文亮. 经贸实践. 2017(21)
[4]浅议化工容器腐蚀问题发生原因及解决对策[J]. 赵晓慧. 化工管理. 2016(26)
[5]微电子封装的发展历史和新动态[J]. 张翼,薛齐文,王云峰. 机械工程与自动化. 2016(01)
[6]水基钻井液腐蚀性评价的失重法与电化学法的方法比较[J]. 王志龙,罗跃,杨龙龙,尹达,梁红军,卢虎. 化学工程师. 2013(11)
[7]电子封装与微组装密封技术发展[J]. 王俊峰. 电子工艺技术. 2011(04)
[8]Sn-0.7Cu焊料在覆Cu FR-4 PCB板上电化学腐蚀及枝晶生长行为研究[J]. 华丽,郭兴蓬,杨家宽. 中国腐蚀与防护学报. 2010(06)
[9]海水中碳钢短期腐蚀行为的电化学研究方法[J]. 邹妍,王佳,郑莹莹. 腐蚀科学与防护技术. 2010(04)
[10]微量元素改性Sn-0.7Cu系无铅钎料的研究进展[J]. 李广东,史耀武,夏志东,雷永平. 电子元件与材料. 2009(02)
博士论文
[1]薄液膜下锡的腐蚀和电化学迁移行为及机理[D]. 钟显康.华中科技大学 2014
[2]新型高纯微电子封装材料的研究与开发[D]. 田晓伟.复旦大学 2011
硕士论文
[1]船体钢海水全浸区腐蚀的室内模拟加速试验方法的研究[D]. 曾华波.湖南大学 2010
[2]SnAgCuNiBi无铅钎料焊接性能及IMC生长机制[D]. 刘洋.哈尔滨理工大学 2010
[3]微电子封装中化学镀Ni-P薄膜研究[D]. 柏冬梅.大连理工大学 2009
[4]Sn-Bi系低熔点非共晶无铅焊料的研究[D]. 雷晓娟.湖南大学 2007
本文编号：3413235
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