基于价电子理论的Ag-Sn金属间化合物形成机理

SnAgCu焊点中的金属间化合物(intermetallic compounds,IMCs)Ag3 Sn脆性大且电阻高,对焊点可靠性具有重要影响,有必要明确其形成过程和相变机制以控制其生长.采用固体与分子经验电子理论(empirical electron theory,EET)研究Ag-Sn系统中的主要扩散元素及原子运动路径,应用自洽键距差(self-consistent bond length difference,SCBLD)法计算了Ag-Sn系统内参与反应相的价电子结构及可能形成的固溶体的结合能,根据结合能变化趋势从价电子层面描述出Ag3 Sn在焊点内部的形成过程.研究结果表明:Ag-Sn系统中的主要扩散元素为Sn,Sn原子进入Ag晶胞形成固溶体,固溶体内原子重新排布,形成结合能更高、排布更均匀的共价键,造成晶格膨胀,位于(110)晶面和面心位置的Ag原子随之向外扩张,形成了同样具有良好对称性的Ag3 Sn,与前人研究Ag-Sn系统扩散的实验结果相符.     

微电子封装低温Sn-xBi-yM合金钎料研究现状与展望

小型化、多功能电子产品的发展使器件在封装和组装过程中面临热损伤和基板翘曲等问题。为了减小电子封装和组装过程对芯片和器件的热影响,需要研究和开发低熔点的互连材料。锡铋（Sn-Bi）合金钎料由于低熔点、低成本、良好的润湿性和机械强度等特性受到了广泛关注,但是其中脆性Bi相的偏析却不利于器件的长期服役可靠性。通过在Sn-Bi钎料中添加合金元素构成Sn-xBi-yM形式的合金钎料可以有效改善Sn-Bi合金钎料及其焊点的服役可靠性。本文从钎料合金化的角度出发,分析并总结了不同合金元素对Sn-Bi钎料的熔点、润湿性、微观组织、机械性能、界面反应及可靠性的影响。并根据现有的研究成果,展望了锡铋合金钎料未来的发展方向。     

功率电子器件中金属材料回收技术综述与展望

在碳中和目标下,可再生能源发电、智能电网、新能源汽车等技术的推广极大地加快了高功率密度、高工作频率电子器件的应用,其中,新能源汽车逐渐进入退役高峰,将会使其下游零部件之一的功率电子器件迎来报废高峰。功率电子器件中的基板材料、金属化层以及连接材料中金属资源种类丰富,具有极高的回收利用价值。本文面向碳中和情景,聚焦典型功率电子器件功能、结构、组成特性,基于现有金属资源化技术进行详细讨论并展望,重点梳理了Si基芯片材料、贱金属(Cu、Ni、Sn等)和贵金属(Au、Ag等)的回收技术,总结了针对功率电子器件的整体回收流程,为未来功率电子器件大规模退役及金属回收提供技术部署。     

废线路板非金属材料回收利用技术现状与展望

近年来,随着科学技术的快速发展和生活水平的不断提高,人们对电子电气设备的需求量不断增加.随着生活质量的提高,人们逐渐追求电子电气设备多功能化、轻便化,造成电子电气设备寿命不断缩短,更新换代速度加快.世界范围内废电子电气设备数量以惊人的速度增长,其成分复杂,含有多种金属元素以及有毒有害物质,对资源回收以及环境保护既是机遇也是挑战.废线路板作为废电子电气设备的主要部件,含有多种金属元素,且含量高于相应矿产,具有很高的回收价值.由于金属材料具有高的经济价值,其回收引起世界广泛关注,很多研究致力于探索高效、环保的金属材料回收方法,目前关于金属材料的回收技术已经十分成熟.然而,由于回收经济效益低,在线路板中占很大比例的非金属材料的回收常常被忽略,大部分采用焚烧或填埋的方式进行处理.由于非金属部分含有重金属以及溴化阻燃剂等有毒有害物质,其在焚烧过程中会产生二噁英、多溴二苯以及二苯并呋喃等有毒气体,而填埋则会导致重金属和溴化阻燃剂浸出,对地下水造成二次污染.随着人们环保意识的提高,为避免资源浪费和环境污染,废线路板中非金属材料的回收逐渐引起重视.科研人员对非金属材料的回收方法进行了大量研究,本文基于已有研究对废线路板中非金属材料回收技术以及现状进行详细阐述,并对未来趋势进行展望.目前非金属材料的回收方法可以分为物理回收方法和化学回收方法两大类,二者均可对废线路板中非金属材料进行有效回收和利用.物理方法主要是将经分离获得的非金属材料作为填料生产热固性树脂基复合材料、热塑性树脂基复合材料,作为原材料生产混凝土,作为改性剂生产粘弹性材料,改变材料的性能,通过替代原有材料降低材料的生产成本.化学回收方法主要包括热解法、液体解聚法以及氢化降解法等.其中关于热解法回收非金属材料的研究较多、较成熟,其他方法的研究较少,后期还需要进行大量探索.本文基于成本以及环境影响等方面,对各种方法的优势、问题进行总结和比较,能够对非金属材料回收的未来发展趋势提供参考.     

SABI333焊点拉伸性能及晶界对焊点拉伸性能影响

为了研究焊点拉伸力学性能,选取尺寸相同、晶体取向相似的Sn3.0Ag0.5Cu(SAC305)钎焊接头与Sn3.0Ag3.0Bi3.0In(SABI333)钎焊接头进行相同拉伸速度的拉伸实验.同时,选取SABI333钎焊接头中尺寸相同的单晶焊点与孪晶焊点进行相同拉伸速度的拉伸实验.利用EBSD与SEM对焊点的晶体取向和表面形貌进行表征.结果表明:SABI333焊点的抗拉强度远高于SAC305焊点,并且2种不同成分的焊点呈现完全不同的断裂方式.SAC305焊点发生韧性断裂,SABI333焊点在发生微量塑性变形之后断裂.SABI333焊点中单晶焊点和孪晶焊点在拉伸过程中表现出不同的拉伸性能.孪晶焊点在拉伸过程中未发生塑性变形,并且在钎料基体与铜棒交界处断裂.     

高温高电流密度下BGA焊点电迁移损伤

为了研究球栅陈列封装(ball grid array,BGA)焊点在高温、高电流密度条件下的电迁移损伤演化行为,基于COMSOL Multiphysics 5.5软件提出一种损伤记录方法来模拟电-热-力多物理场耦合的工况,分析电迁移空洞产生和扩展的过程.综合考虑了电子风力、温度梯度、应力梯度和原子浓度梯度4种原子扩散动力对原子迁移的作用.结果表明:电迁移过程中电子风力和原子浓度梯度对电迁移空洞的形成起着主要作用,随着损伤的积累,电流堆积因子不断提高,孔洞周围电子风力作用更加明显,相反,原子浓度梯度通量起到了抑制原子过度迁移的作用.环境温度会影响焊点原子扩散系数,较高的温度下原子扩散系数较大,当环境温度处于高低温循环条件时,应力梯度通量和电子风力通量成为原子迁移主要动力.     

面向功率器件封装的纳米铜烧结连接技术研究进展

随着第三代半导体SiC和GaN的快速发展,传统的Si基器件用封装材料已不能满足功率器件在高功率密度和高温环境下可靠服役的需求。纳米铜烧结连接技术不仅能够低温连接、高温服役,同时具有优异的导热、导电性能和相对于纳米银较低的成本,在功率器件封装研究领域备受关注,纳米铜焊膏成为最有潜力的耐高温封装互连材料之一。本文从纳米铜焊膏的制备、影响烧结连接接头性能的因素以及接头的可靠性3个方面综述了当前纳米铜烧结连接技术的研究进展,阐明了纳米铜颗粒的氧化行为及对应措施,并重点论述了纳米铜烧结连接接头的高温服役可靠性与失效机理,旨在促进低成本的纳米铜烧结连接技术在高性能、高可靠功率器件封装中的应用。     

废线路板跨区域回收系统模拟与环境影响评价

针对废线路板在收集与处置过程中，各区域存在跨地区协调性弱、处置能力不匹配等问题，使用最小距离最大流（MDMF）模型对废线路板跨区域最优流动路径及流量进行模拟，并对优化结果进行环境影响评价。结果表明：随着废线路板产生量逐年增加，根据模拟优化的跨区域回收路径，拥有典型废线路板处理技术的地区，如广东、湖北等都能达到其最大产能，且该条件下环境影响程度较小。本研究为废线路板回收系统的区域协调规划提供了理论支撑。     

高性能功率器件封装及其功率循环可靠性研究进展

半导体技术的进步使得功率器件面临更高的电压、功率密度和结温，这对功率器件的封装的可靠性提出了更高的要求.如何提高和检测功率器件的可靠性已经成为功率器件发展的重要任务.提升器件封装可靠性主要围绕优化封装结构、改进芯片贴装技术和引线键合技术3个方向研究.功率循环作为最贴近功率器件实际工况的可靠性测试方法，其测试技术、参数监测方法和失效机理得到广泛的研究.对功率器件封装结构、封装技术以及功率循环机理的相关研究进行了综述，总结了近年国内外的提升封装可靠性的方法，并介绍功率循环测试的原理和钎料层、键合线的失效机理，最后对于功率器件封装的未来发展趋势进行了展望.