SAC305/Cu微焊点界面金属间化合物生长速率

界面金属间化合物(IMC)的生长速率是影响钎焊接头可靠性的重要因素. 文中研究了焊点尺寸、时效温度及镍镀层对SAC305/Cu微焊点界面IMC生长速率的影响. 结果表明,焊球尺寸为200,300,400和500 μm,时效温度为100,130,160 ℃条件下,界面IMC层厚度生长速率随时效时间平方根数值的升高而增长. 焊点尺寸由小变大,界面IMC层厚度更薄,IMC的生长速率也更小. 随着时效温度的升高,界面IMC生长速率增大. 镍镀层对界面IMC的生长速率有明显的抑制作用,即降低IMC生长速率,使其增厚变缓.     

SAC0307-xNi/Ni焊点的IMC及镍镀层的消耗

利用扫描电镜(SEM)对焊点SAC0307/Ni(Sn-O.3Ag-0.7Cu/Ni)和SAC0307-0.05Ni/Nj(Sn-O.3Ag-0.7Cu-0.05 Ni/Ni)经过180℃老化后的界面金属问化合物(IMC)的微观结构及镍镀层的消耗进行了研究.结果表明,回流焊后,SAC0307/Ni和SAC0307-O.05Ni/Ni焊点的IMC层均为(Cu_(1-x)Ni_x)_6Sn_5,且随着老化时间的延长,IMC层的厚度均逐渐增加,化合物类型没有变化,但IMC的化学组成有所改变.SAC0307-0.05Ni/Ni焊点中IMC层形貌为蠕虫状,厚度比不加镍时有所降低.回流焊后两种钎料焊盘的镍层消耗几乎相同,但老化384h后SAC0307/Ni的焊盘镍层的剩余厚度明显比SAC0307-0.05Ni/Ni的小.因此,钎料中添加适量的镍可以有效地降低焊盘镍层在时效过程中的消耗速率,即显著提高镍焊盘的抗老化能力.

Abstract：

The micrestmcture of interfacial IMC and the consumption of Ni layer for SAC0307/Ni ( Sn-0.3Ag-0.7Cu/Ni ) soldered joint and SAOY307-0.05Ni/Ni (Sn-O. 3Ag-0.7Cu-0.05Ni/Ni) soldered joint after aging at 180℃ were studied by scanning electron microscope( SEM ). The results indicated that the IMC layer of SAC0307/Ni and SAC0307-0.05Ni/Ni are both (Cu_(1-x),Ni_x)_6Sn_5 after reflow soldering. With the increasing of aging time, the thickness of IMC layer increases gradually, the type of IMC is not changed, but the chemical composition changes. The morphology of IMC is stormshaped and the thickness of IMC is much thinner when SAC0307 solder added 0. 05 % Ni is used. The consumption of Ni layer is nearly the same using both solders "after the first time reflow soldering, but the residual thickness of the Ni layer in SACO307/Ni solder is thinner than that in SAC0307-0.05Ni/Ni after aging for 384 h. So solders with a little Ni element can decrease the consumption rate of Ni layer effectively during aging, that is, the aging-resistant abihty of Ni pad is improved obviously.     

界面耦合作用对Cu(Ni)/Sn-Ag-Cu/Cu(Ni)BGA焊点界面IMC形成与演化的影响

研究了焊盘材料界面耦合作用对Cu(Ni)/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu(Ni)BGA(Ball Grid Array)结构焊点焊后态和125℃等温时效过程中界面金属间化合物(IMC)的成分、形貌和生长动力学的影响.结果表明.凸点下金属层(UBM)Ni界面IMC的成分与钎料中Cu含量有关,钎料中Cu含量较高时界面IMC为(Cu.Ni)6Sn5.而Cu含量较低时,则生成(Cu,Ni)_3Sn_4;Cu-Ni耦合易导致Cu/Sn-3.0Ag 0.5Cu/Ni焊点中钎料/Ni界面IMC异常生长并产生剥离而进入钎料.125℃等温时效过程中.Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu界面IMC的生长速率常数随钎料中Cu含量增加而提高.Cu Cu耦合降低一次回流侧IMC生长速率常数;Cu Ni耦合和Ni-Ni耦合均导致焊点一次回流Ni侧界面IMC的生长速率常数增大,但Ni对界面IMC生长动力学的影响大于Cu;Ni有利于抑制Cu界面Cu_3Sn生长.降低界面IMC生长速率,但Cu-Ni耦合对Cu界面Cu_3Sn中Kirkendall空洞率无明显影响     

键合界面金属间化合物对可靠性影响的研究现状

在微电子封装过程中,键合丝被广泛应用,而键合可靠性对于产品的应用性能有着极大的影响,受到人们的广泛关注。键合丝与常用的铝焊盘之间是异质材料,在应用和服役的过程中会在界面上产生金属间化合物(IMC),对器件可靠性产生影响,同时,键合强度也与键合丝和焊盘之间的界面反应联系密切,因此了解键合丝与铝焊盘之间金属间化合物的形成与演变对键合可靠性的影响是有必要的。本文综述了Au/Al、Ag/Al和Cu/Al三种键合界面上金属间化合物的形成与演变的研究现状,并根据目前的应用状况,展望了未来的应用发展前景。     

Sn-3Ag/Cu接头在钎焊和时效中IMC的生长和晶体取向分析

研究了Sn-3Ag/Cu钎焊接头在液相钎焊和固相时效后界面金属间化合物（IMC）的生长行为和晶体取向.实验结果表明,液相反应和固相反应生成的IMC形貌差别很大;液相钎焊时IMC生长与时间的0.4次方成正比,而在固相时效时IMC生长与时间的平方根成正比,其生长激活能为90kJ/mol;通过液固晶体取向对比,发现液态钎焊和固相时效中晶体取向没有明显变化.     

TiO_2纳米颗粒掺杂对Sn-3.0Ag-0.5Cu-xTiO_2焊点界面Cu_6Sn_5 IMC晶粒生长的影响机理

研究了Ti O2纳米颗粒掺杂影响回流焊过程中Sn-3.0Ag-0.5Cu-x Ti O2焊点界面Cu6Sn5金属间化合物(intermetallic compound,IMC)晶粒生长机理.基于Cu原子扩散通量驱动晶粒成熟生长(flux driven ripening,FDR)理论模型分析了Cu6Sn5IMC晶粒生长机理.结果表明,Ti O2纳米颗粒掺杂改变了焊点界面Cu6Sn5IMC晶粒形貌和尺寸.含Ti O2纳米颗粒的焊点Cu6Sn5IMC晶粒尺寸要小于不含Ti O2纳米颗粒的焊点,且晶粒分布要更加均匀.试验数据与FDR理论模型基本吻合.Cu6Sn5IMC晶粒生长指数分别为0.346,0.338,0.332和0.342,这说明Cu6Sn5IMC晶粒生长是由原子互扩散和晶粒成熟共同控制.     

SnAgCu／Cu界面热循环及时效条件下化合物的生长行为

通过对等温时效与温度循环两种条件下钎料与基板间金属间化合物（IMC）生长的对比．研究了界面IMC生长的规律。采用了两条低温极限不同保温时间和循环周期相同的循环曲线,等温时效温度采用循环高温峰值温度。结果表明,随着循环周期的增加,界面IMC层的厚度增加,且低温极限温度越低时IMC生长越快。与时效条件下界面IMC生长的对比表明,在高温阶段保温时间相同时,时效条件下界面IMC的生长速率快于循环条件。     

Sn-2．5Ag-0．7Cu-0．1RE／Cu时效点界面IMC的生长行为

采用扫描电镜及X射线衍射等检测手段,研究了Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.1RE/Cu在时效过程中界面区金属间化合物(IMC)的形成和生长特点.试验结果表明,钎焊接头在85、125、150 ℃时效时,在靠近Cu侧形成层状Cu3Sn IMC.随时效时间延长,钎焊后形成的波浪状Cu6Sn5 IMC转变为较大尺寸的扇贝状,然后再转变为层状.时效过程中钎焊界面Cu6Sn5IMC和Cu3Sn IMC的生长厚度均与时效时间的平方根呈线性关系,其生长受扩散机制控制,激活能分别为81.7和92.3 kJ/mol.     

Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Cu(Ni)焊点的抗时效性能

采用扫描电镜(SEM)研究在150 ℃等温时效下Cu/Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Cu与Ni/Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Ni焊点的界面扩散行为. 结果表明，在时效过程中，随着时效时间的增加，Cu/Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Cu焊点界面金属间化合物(intermetallic compound，IMC)形貌由开始的细针状生长为棒状，IMC层厚度增加，界面IMC主要成分为(Cu,Ni)₆Sn₅. Ni/Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Ni焊点的界面IMC形貌由细小突起状转变为较为密集颗粒状，且IMC层厚度增加，界面IMC主要成分为(Cu,Ni)₃Sn₄. 经过线性拟合，两种焊点的界面IMC层生长厚度与时效时间t1/2呈线性关系，Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Cu界面间IMC的生长速率为7.39 × 10?2 μm2/h，Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Ni界面间IMC的生长速率为2.06 × 10?2 μm2/h. 镀镍层的加入可以显著改变界面IMC的形貌，也可降低界面IMC的生长速率，抑制界面IMC的生长，显著提高抗时效性能.     

β-Sn晶粒取向及温度对Cu/SAC305/Cu微焊点时效界面反应的影响

为了探究不同等温时效温度下β-Sn晶粒取向及晶界特征对界面反应的影响,采用准原位观测手段对不同Sn取向的Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu(Cu/SAC305/Cu)微焊点进行研究. 结果表明,在不同温度下时效时,微焊点两侧界面IMC(Cu₆Sn₅ + Cu₃Sn两相)自始至终呈现对称性生长,表明时效过程中β-Sn晶粒取向及晶界的存在不会影响界面反应. 但是随着时效温度的升高,界面IMC的形貌和厚度发生明显变化. 在100 ℃时效后,界面处生成扇贝状的Cu₆Sn₅和较薄的不连续的Cu₃Sn层;在125 ℃时效后,界面处生成扇贝状的Cu₆Sn₅和较薄的连续的Cu₃Sn层;而在150 ℃时效后,界面IMC由层状Cu₆Sn₅和层状Cu₃Sn双层结构组成. 时效温度的升高促使Cu和Sn原子扩散加快,促进了扇贝状Cu₆Sn₅向层状转变并造成Cu₃Sn的快速生长. 同时,基于界面IMC厚度随时效时间的演变规律,获得了不同时效温度下微焊点界面IMC生长曲线,可为Sn基微焊点的可靠性评价提供依据.     

Cu和Al超高速精密磨削成屑机理研究

建立了超高速精密磨削分子动力学仿真的物理模型，合理选择了超高速精密磨削单晶铜和单晶铝的分子动力学仿真势函数。研究了超高速精密磨削分子动力学仿真的基本算法和步骤。对超高速精密磨削单晶铜和单晶铝的分子动力学仿真的结果进行了分析和研究，得出了超高速精密磨削单晶铜和单晶铝时工件所能获得的极限表面粗糙度。预测了超高速精密磨削单晶铜时工件表面变形层的极限深度和所能达到的极限加工精度。实验结果表明，最小磨削厚度是与磨削刃半径成比例的。     

高强Al-Cu合金2219及其熔敷金属的点蚀行为研究

采用循环极化电化学测试、浸泡实验和表面形貌观察,研究了2219铝合金及其2种焊丝的熔敷金属在3.5%NaCl溶液中的点蚀性能.结果表明,2219铝合金抗点蚀性能优于2种焊丝的熔敷金属,这主要与α固溶体中析出的第二相θ(Al2Cu)颗粒的数量和分布形式有关.     

气雾化和喷射成形制备大尺寸La62Al15.7(Cu,Ni)22.3非晶合金

利用气雾化和喷射成形技术制备了大尺寸La62Al15.7(Cu,Ni)22.3非晶合金.X射线衍射(XRD)实验证实,直径为340 mm,最大厚度为13 mm的沉积坯具有完全非晶态结构.分析了气雾化和喷射成形La62AIl5.7(Cu,Ni)22.3合金过程中非晶相形成的机制,选定了喷射成形La62Al15.7(Cu,Ni)22.3非晶合金沉积坯致密化的合适的工艺参数.研究结果显示,喷射成形可望成为大尺寸块体(尤其是盘状)非晶合金新的制备技术.     

Heat treatment of aluminum alloys AL9 and AL34

Conclusions Stepped heating for solutioning and aging improves the mechanical properties of alloys AL9 and AL34 and shortens the heat treatment time.Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 10, pp. 58–59, October, 1979.     

CU320控制模块在机床上的应用

本文介绍了CU320控制模块用在重型机床上时的硬件组成和软件调试的步骤。     

Si粉表面溶胶-凝胶预处理制备Cu/Si复合材料

以Si粉在Al_2O_3/TiO_2复合溶胶中预处理形成的凝胶膜层作为扩散阻挡层抑制Cu-Si反应,制备出Cu/Si复合材料,研究了Cu/Si复合材料的相组成、显微结构与性能.结果表明:Si粉预处理的Cu/Si复合材料主要由Cu和Si组成,含有少量的Cu_3Si相;其硬度为147HV0.1,室温热扩散系数为26.4 mm~2/s.复合材料烧结过程中Cu原子与Si原子借助膜层中的缺陷部位进行扩散,在Cu/Si界面局部反应形成Cu-Si化合物.相比之下,Si粉未预处理的Cu/Si复合材料只含有Cu_3Si相,无Cu与Si残留;其硬度高达399HV0.1,室温热扩散系数仅为3.0 mm~2/s.所以,Si粉表面溶胶-凝胶预处理可以有效降低Cu-Si反应程度,保持复合材料中的Cu相与Si相,提高导热性能.     

MICROSTRUCTURES AND PROPERTIES OF SiC_w/AL COMPOSITES

This paper presents an investigation on the microstructures and properties of the17v.-% SiCw/Al-12Si composites.TEM observations and EDAX analysis revealed that Aldiffuses into the SiC whiskers and that dislocations exist at the whisker/matrix interfaces.Tensile test results showed that the isothermal exposure and thermal cycle at both 573K and733 K caused the UTS reduction of the composites,and the reduction in UTS due to thermalexposure at 733 K was much more significant than that due to thermal cycle at the same tem-perature.The SiC_W/Al-12Si composites were also found to have exellent wear resistance,which does not seem to vary much with the volume content of whiskers in the ronge of 11—17%.