SnAgCu无铅焊点水相环境腐蚀行为和预防措施的研究

论文摘要

现代微连接中无铅钎料的使用符合人类的环保及生态需求,是未来电子组装业的必然趋势。而电子产品中的无铅焊点在生产和使用中经常处于腐蚀环境中,所导致的腐蚀会改变其机械性能、电性能,从而引发故障,所以腐蚀问题不容忽视。本课题以硬盘磁头中无铅微焊点为对象,研究它在水环境下的腐蚀特性。本文根据焊点所处的外界环境以及钎料Sn3.0Ag0.5Cu的自身特点,研究影响焊点腐蚀的内外部因素,并提出针对性的防腐措施。本文的研究内容主要包括以下几个方面:(1)腐蚀产物为电化学腐蚀产生的锡的氧化物,而腐蚀产物形貌差异的主要原因是腐蚀环境中溶质的溶液过饱和度不同。(2)腐蚀过程本身和腐蚀产物都对硬盘可靠性有较大影响。分别对腐蚀过程和腐蚀产物对硬盘可靠性造成的影响进行研究。(3)溶液中腐蚀性离子的含量及浓度对焊点腐蚀有较大影响。而影响焊点腐蚀的腐蚀性离子主要来源于承载磁头的折片。焊接前对折片清洗,可以有效的降低焊点的腐蚀率。(4)锡离子作为腐蚀与结晶的一个中间产物,在腐蚀过程中起着重要的作用。溶液中的锡离子为腐蚀产物的结晶提供溶液过饱和度和质量运输所需的浓度梯度。同时锡离子浓度可作为一种评价腐蚀程度的标准。(5)焊点表面氧化膜厚度是影响腐蚀的一个最主要的内部因素。在一定范围内,氧化膜越厚,焊点表面的电导性就越差,对焊点的保护越好,电化学腐蚀就不容易发生。利用锈蚀反应原理,提高焊接能量,降低氮气保护的压力,可以有效的增加焊点表面膜的厚度,降低焊点的腐蚀率。通过上述研究得出了腐蚀对硬盘可靠性造成的影响,揭示了在水相环境下影响无铅焊点腐蚀的内外部因素,同时对不同焊点腐蚀出现较大差异性的原因进行了解释。在此基础上,结合实际生产,制定出切实可行的防腐措施,提高了硬盘的可靠性,对实际生产具有显著意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源背景与研究的目的及意义
• 1.2 相关研究与知识综述
• 1.2.1 磁头的生产流程与相关技术介绍
• 1.2.2 JSBB应用概述
• 1.2.3 无铅焊料的最新进展
• 1.3 研究现状
• 1.3.1 前期工作研究概括
• 1.3.2 腐蚀产物形貌差异研究
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 实验设计方案
• 2.1 引言
• 2.2 焊点腐蚀对硬盘可靠性的影响研究
• 2.3 外界水相环境对焊点腐蚀影响的相关实验
• 2.3.1 标准浸泡实验
• 2.3.2 生产线上腐蚀性离子的来源实验设计
• 2.3.3 锡离子影响的实验设计
• 2.4 焊点自身表面状态对腐蚀影响的相关实验
• 2.4.1 焊点表面氧化膜完整性对腐蚀影响的实验
• 2.4.2 焊点表面厚度对腐蚀影响实验
• 2.5 焊点表面氧化膜的增厚方法
• 2.6 本章小结
• 第3章 焊点腐蚀对硬盘可靠性的影响
• 3.1 引言
• 3.2 腐蚀对焊点自身的影响
• 3.3 腐蚀产物对硬盘可靠性的影响
• 3.3.1 腐蚀产物脱落的实验验证
• 3.3.2 腐蚀产物对硬盘中磁头和碟片可靠性的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 外界水相环境对焊点腐蚀的影响
• 4.1 引言
• 4.2 生产线上腐蚀性离子的来源
• 4.2.1 HGA浸泡后测定溶液离子含量与浓度实验
• 4.2.2 HGA表面离子加重实验
• 4.2.3 生产中的改进方案
• 4.3 溶液中锡离子的溶解与浓度对腐蚀的影响
• 4.3.1 锡离子浓度影响实验
• 4.4 本章小结
• 第5章 焊点自身表面状态对腐蚀的影响
• 5.1 引言
• 5.2 表面完整性对腐蚀的影响
• 5.3 焊点表面氧化膜厚度对焊点腐蚀的影响
• 5.3.1 焊点表面氧化膜在标准实验后的变化研究
• 5.3.2 对比样品的选取
• 5.3.3 易腐蚀样品与不易腐蚀样品焊点表面氧化膜厚度对比
• 5.3.4 生产线产品焊点表面氧化膜厚度测试
• 5.4 焊点表面氧化膜厚度增加的方法
• 5.4.1 改变焊接工艺参数来提高焊点表面氧化膜厚度的方法
• 5.4.2 焊点表面的过氧化
• 5.4.3 缓蚀剂对表面氧化膜的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢