前言

第1章 无铅焊料的研究发展现状

 1.1 电子器件微型化迫切要求发展无铅焊料

1.1.1 焊料合金在微电子封装及组装互连技术中的使用

1.1.2 电子器件微型化的趋势需要发展无铅焊料

 1.2 环境立法禁止含铅焊料的使用

 1.3 无铅焊料的发展进程

1.3.1 无铅焊料的性能要求

1.3.2 主要无铅焊料体系

1.3.3 无铅焊料的微合金化

1.3.4 无铅复合焊料

 1.4 无铅焊料的研究热点

1.4.1 无铅焊料／金属连接界面

1.4.2 电子迁移

1.4.3 机械性能

 1.5 Sn-Ag系无铅焊料的研究与发展

1.5.1 Sn-Ag系无铅焊料的力学性能

1.5.2 Sn-Ag系无铅焊料的凝固过程

1.5.3 新组元对Sn-Ag系无铅焊料的影响

 1.5.4 复合Sn-Ag系无铅焊料的研发

 1.6 Sn-Ag-Zn系无铅焊料的研究现状

 参考文献

第2章 二元Sn-Ag系焊料合金组织形成规律

 2.1 冷却速率对凝固过程及组织形成的影响

2.1.1 不同冷却速率的获得

2.1.2 宽冷却速率范围Sn-3.5 Ag焊料合金的组织形成规律

2.1.3 Sn-3.5 Ag焊料合金维氏硬度与凝固速率的内在联系

 2.2 块状金属间化合物Ag3Sn相的析出

2.2.1 Sn-Ag系焊料合金差示扫描量热分析温度控制程序

2.2.2 Sn-Ag系焊料合金凝固过程块状金属间化合物相的形成规律

2.2.3 Sn-Ag系焊料合金中块状金属间化合物Ag，Sn相体积分数的确定

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Ag-Sn相的生长

 2.3 高温时效过程组织稳定性分析

2.3.1 缓冷凝固Sn-3.5 Ag焊料合金高温时效过程的组织演化

2.3.2 水冷Sn-3.5 Ag焊料合金高温时效过程的组织演化

2.3.3 水冷Sn-3.5 Ag焊料合金中金属间化合物Sn-Ag相长大驱动力的确定

2.3.4 块状金属间化合物Ag3Sn相的生长过程

2.3.5 水冷Sn-Ag焊料合金的热稳定性分析

 参考文献

第3章 Sn-3.7 Ag0.9 Zn共晶焊料合金组织形成规律

 3.1 冷却速率对组织形成过程的影响

3.1.1 平衡和近平衡凝固组织

3.1.2 快速冷却下日Sn枝晶相的形成

3.1.3 不同冷却速率下Sn3.7 Ag-0.9 Zn焊料合金凝固过程分析

 3.2 时效过程的组织稳定性

3.2.1 室温时效

3.2.2 高温时效

 3.3 连接界面组织分析与形成机理

3.3.1 Sn-3.7 Ag-O.9 Zn／Cu界面组织

3.3.2 Sn-3.7 Ag-0.9 Zn／Cu界面形成机理

 参考文献

第4章 成分配比对三元Sn-Sn-Zn系焊料合金凝固过程的影响

 4.1 Sn-xAg-0.9 Zn焊料合金

4.1.1 不同Ag含量Sn-xAg-0.9 Zn焊料合金平衡组织

4.1.2 Ag含量变化对平衡凝固过程的影响

 4.2 Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金

4.2.1 不同Zn含量Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金平衡组织

4.2.2 Zn含量变化对平衡凝固过程的影响

 4.3 连接界面形成机理

4.3.1 Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金与Cu基板的界面反应

4.3.2 Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金与Cu基板的界面反应

 参考文献

第5章 微合金化对Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金组织形成的影响

 5.1 In

5.1.1 In的加入对Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金组织的影响

5.1.2 高温时效对Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金组织的影响

 5.2 A1

5.2.1 Al的加入对Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金组织的影响

5.2.2 高温时效对Sn-3.7 Ag-xZn-xAl焊料合金组织的影响

 5.3 Bi

5.3.1 Bi的加入对Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金组织的影响

5.3.2 Bi的富集区形成过程分析

 5.4 与Cu基板连接界面形成机理

5.4.1 Sn-3.7 Ag-xZn-1.0In／Cu界面结构的形成与演化

5.4.2 Sn-3.7 Ag-xZn-xJAl／Cu界面

5.4.3 Sn-3.7 Ag-xZn一xBi／Cu界面

 参考文献

第6章 Ce变质Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金组织与性能

 6.1 不同Cc含量Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金平衡组织

6.1.1 Ce的加入对Sn-3.7 Ag-xZn料合金平衡组织的影响

6.1.2 高温时效对Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金平衡组织的影响

 6.2 不同Ce含量Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金的水冷组织

6.2.1 Ce的加入对Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金水冷组织的影响

6.2.2 高温时效对Sn-3.7 Ag-xZn-xCe焊料合金水冷组织的影响

 6.3 锡须的形成与机理

 6.4 Ce变质对连接界面金属间化合物的影响

6.4.1 Sn3.7 Ag-0.9 Zn-JCc与Cu基板的反应

6.4.2 Sn-3.7 Ag-O.9 Zn-与Ni／Cu基板的反应

 参考文献

第7章 颗粒增强相对Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金组织的影响

 7.1 SiC颗粒增强相

7.1.1 SiC颗粒引入对Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金组织的影响

7.1.2 高温时效对Sn-3.7 Ag-xZn-xSiC复合焊料组织的影响

7.1.3 S：C颗粒引入对Sn-3.7 Ag-xZn／Cu界面化合物层的影响

 7.2 Cu颗粒增强相

7.2.1 Cu颗粒引入对平衡凝固Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金组织的影响

7.2.2 Cu颗粒引入对水冷态Sn-3.7 Ag-xZn焊料合金组织的影响

 参考文献

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

 8.1 Sn-Ag-Zn系焊料合金的维氏硬度

8.1.1 Sn-3.7 Ag-0.9 Zn焊料合金

8.1.2 不同Ag和Zn含量的Sn-Ag-Zn系焊料合金

8.1.3 微合金化Sn-3.7 Ag-0.9 Zn焊料合金

8.1.4 Sn——g-0.9 Zn复合焊料

8.1.5 Sn-Ag-Zn系焊料合金强化机理

 8.2 Sn-Ag-Zn系焊料合金的拉伸性能

8.2.1 Sn-3.7 Ag-0.9 Zn焊料合金的抗拉强度

8.2.2 Sn-3.7 Ag-0.9 Zn-xAl焊料合金断裂机理

8.2.3 Sn-3.7 Ag-0.9 Zn-xBi焊料合金的抗拉强度

8.2.4 Sn-3.7 Ag-0.9 Zn-xCe焊料合金的抗拉强度

 8.3 Sn-Ag-Zn系焊料合金的熔点和润湿性能

参考文献

本书介绍了无铅焊料的发展概况和研究现状，并重点以Sn-3.7Ag-0.9Zn焊料合金为例，阐述了凝固速率改变、成分配比调整、微合金化、稀土变质处理和颗粒增强相引入等各因素对其组织形成过程和性能的影响，比较了不同焊料合金的强化机理和断裂机理，并在此基础上采用时效处理模拟了焊点的服役过程，揭示其组织演化规律；同时，结合保温时间及以上因素对Sn-Ag-Zn系焊料合金与基板的连接界面的影响机理、连接界面处金属间化合物的形成过程进行了系统阐述。

本书可供从事新材料研究、无铅焊料生产和电子封装等专业科研人员、工程技术人员和高等学院相关专业的师生阅读参考。

本书对电子产业无铅化3年以来无铅焊料研究所面临的问题进行了翔实、系统的叙述，全面综述了本课题组在该领域的最新研究成果，以Sn-3.7Ag-0.9Zn（本书全部合金成分为质量分数）焊料合金为例，通过成分设计与工艺相结合，研究了多种影响因素对合金组织和性能的影响机理，并以此为依据，以达到提高电子产品的连接可靠性，促进我国电子制造企业突破无铅焊料国际专利和电子产品绿色保护壁垒，节省昂贵的国际专利使用费用，从而提高电子产品的国际竞争力的目的。全书共分8章，首先介绍了无铅焊料研究背景，由此引出Sn-Pb系焊料的热门替代者Sn-Ag系无铅焊料，在此基础上系统论述了凝固速率改变、成分配比调整、微合金化、变质处理和颗粒增强相引入等各因素对Sn-Ag-Zn系无铅焊料的组织形成过程及其与Cu基板连接界面的形成过程，最后比较了各个影响因素对Sn-Ag-Zn系无铅焊料性能的影响。