氮气氛下LTCC基板Cu共烧金属化研究

从PMMA型LTCC素坯膜的制备和PMMA的排胶机理两方面，研究了LTCC基板Cu共烧金属化。结果表明，采用PMMA作为粘结剂的流延浆料具有剪切变稀行为，所得的流延坯膜微观组织均匀，叠压后坯体内部无分层现象。热失重、差热和傅立叶红外光谱联用分析结果表明高纯N2气氛中PMMA以解聚机理热解，热解后释放的主要产物为丙烯酸甲酯。在高纯N2气氛中LTCC与Cu共烧后Cu金属化膜平整、致密，连通良好。经测试，基板表面Cu导体方阻小于5mΩ/□。     

基于低温共烧陶瓷技术的SIP工艺研究

系统集成封装技术(SIP)是将一个电子系统进行集成封装,而基于低温共烧陶瓷工艺(LTCC)的高密度基板技术是其中的关键。本文研究了收发(T/R)组件微波多层互连基板的制作工艺及其优化,基于LTCC工艺,制备出一种应用于X波段T/R组件的SIP基板,并着重对影响基板特性的信号孔和散热孔填充、通孔金属化、异质材料匹配工烧、内埋腔体技术和组装等关键技术进行了研究。获得了一套内埋置腔体LTCC多层互连基板的工艺参数,并已成功研制出满足T/R组件微波电路性能要求的LTCC多层互连基板。     

流延法制备Metal/Al_2O_3复合基板及其导热性能

采用流延法制备Metal(Al,Mo,Ni)/Al_2O_3复合基板,优化了流延成型工艺,表征了不同复合基板的相组成、致密度和热导率,并对其导热机理进行讨论。结果表明:固含量为60%时浆料流动性较好,基板的相对密度高。经1550℃烧结后复合基板中的金属相均发生了不同程度的氧化,其中Ni/Al_2O_3复合基板的抗氧化性能最好,其相对密度在95%以上,热导率为29.1 W/(m·K),有望作为散热基板应用于LED组件中。     

回流焊冷却过程中LTCC基板的热力分析

建立了某航天电子产品焊接组件冷却过程的有限元热分析模型,研究了硅铝管壳与铅锡焊料的热物理参数随温度变化的规律。以降低低温共烧陶瓷(LTCC)基板第一主应力为优化目标,采用正交试验法得到了优化的冷却工艺参数,在该工艺参数下对回流焊冷却过程进行了仿真和试验研究。结果表明,LTCC基板的整体变形表现为自基板底部向管壳内部凸起,与检测结果一致。LTCC基板第一主应力的最大值分布在基板的圆角处,但不足以引起裂纹。采用文中所提出的冷却工艺参数,可以有效提高LTCC基板的焊接质量。     

反应磁控溅射TiN/AlON纳米多层膜的微结构与显微硬度

采用Ti靶和Al2O3靶在Ar、 N2混合气氛中进行反应磁控溅射的方法,制备了一系列不同AlON层厚度的TiN/AlON纳米多层膜,利用EDS、XRD、HRTEM和微力学探针研究了AlON的形成条件以及AlON调制层厚的改变对多层膜生长方式和显微硬度的影响.结果表明,在Ar、N2混合气氛中对Al2O3进行溅射,N原子会部分取代Al2O3中的O原子,形成非晶态的AlON化合物.在TiN/AION纳米多层膜中,由于TiN晶体层的模板效应,AlON层在厚度小于0.6 nm时被强制晶化并与TiN形成共格外延生长结构,多层膜显示出最高硬度达40.5 Gpa的超硬效应;进一步增加AlON的层厚,其生长模式由晶态向非晶态转变,破坏了多层膜的共格外延生长结构,多层膜的硬度随之降低.     

基板材料对QFP焊点应力应变影响的数值模拟

采用粘塑性有限元法,针对三种不同基板材料,对Sn3.8Ag0.7Cu焊点的应力及应变进行分析.结果表明,FR-4基板对应焊点的最大应力集中在焊点最内侧的尖角处;LTCC基板对应焊点的最大应力集中在焊点最外侧的尖角处;PTFE基板对应焊点的最大应力集中在焊点和引线交界的尖角处.三种基板材料中,FR-4基板对应焊点的残余应力最小,LTCC基板对应焊点残余应力最大,PTFE基板对应焊点居中.运用Anand方程计算得出Sn37Pb钎料的分析结果和Sn3.8Ag0.7Cu钎料对应的结果具有相同的规律.对基板厚度进行的优化模拟计算结果表明,基板厚度为0.8mm时对应焊点的残余应力最大.     

含钡玻璃陶瓷LTCC粉体的表面修饰及其对玻璃陶瓷性能的影响

为了降低BaO-TiO2-B2O3-SiO2玻璃陶瓷中钡离子的析出,通过化学沉淀法和硫酸处理法对玻璃陶瓷粉体进行了表面修饰,在玻璃陶瓷粉体的表面形成了一层不溶于水的无机膜(氧化铝或BaSO4),不仅阻断了LTCC中钡离子与水的接触途径,使LTCC玻璃陶瓷粉体制备可适用于水基流延工艺的浆料,且操作简便,无毒副作用.研究发现用共沉淀法包覆氧化铝对玻璃陶瓷的性能影响不大,但是硫酸包覆处理后大大提高了玻璃陶瓷的烧结温度,限制了LTCC的应用.     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

20084061基板材料对QFP焊点应力应变影响的数值模拟/张亮…//焊接学报.-2008,29(1):35~39采用粘塑性有限元法,针对三种不同基板材料,对Sn3.8Ag0.7Cu焊点的应力及应变进行分析。结果表明,FR-4基板对应焊点的最大应力集中在焊点最内侧的尖角处;LTCC基板对应焊点的最大应力集中在焊点最外侧的尖角处;PTFE基板对应焊点的最大应力集中在焊点和引线交界的尖角处。三种基板材料中,FR-4基板对应焊点的残余应力最小,LTCC基板对应焊点残余应力最大,PTFE基板对应焊点居中。运用Anand方程计算得出Sn37Pb钎料的分析结果和Sn3.8Ag0.7Cu钎料对应的结果具有相同的规律。对基板厚度进行的优化模拟计算结果表明,基板厚度为0.8mm时对应焊点的残余应力最大。图10表2参920084062Nb对镍基合金高温失塑裂纹敏感性的影响机理/唐正柱…//焊接学报.-2008,29(1):107~112通过应变-裂纹(STF)试验法测定临界开裂应变值和开裂温度,确定HS690焊丝中Nb含量对熔敷金属抗高温失塑裂纹(DDC)能力的影响规律,并采用透射电镜对焊丝熔敷金属中析出物的尺寸和形态进行了观察...     

热处理对氮化铝化学镀铜组织性能的影响

目的优化化学镀铜氮化铝(AlN)基板的综合性能,掌握热处理对其镀层致密度、界面结合强度和热导率的作用机理,并对划痕膜层失效行为进行分析。方法采用化学镀铜法实现AlN陶瓷基板表面金属化,对其进行200~500℃热处理。利用X射线衍射仪、扫描电镜、激光导热仪,对Cu-AlN基板的物相结构、显微形貌、热学性能进行分析。采用划痕法对镀层结合力进行评价,并通过划痕形貌对膜层失效行为进行分析。结果未热处理的Cu-AlN基板表面存在鼓泡现象,结合强度为24.7 N,热导率为156.8 W/(m K)。热处理消除了Cu-AlN基板的鼓泡现象,300℃热处理的Cu-AlN基板综合性能优异,表面Cu颗粒分布均匀,结构较为致密,结合强度为32.6 N,热导率达163.8 W/(m K);当500℃热处理时,Cu-AlN基板表面存在氧化现象,形成CuO,结合强度急剧降低为18.5 N,热导率为161.2 W/(m K)。Cu-AlN基板的基膜失效方式为点剥离,随着载荷的增加,点剥离增多,膜层开裂,AlN逐渐裸露,Cu膜层磨损形貌宏观上表现为由塑性变形引起的犁沟磨损,芯部发生拉伸变形,边界呈现卷曲变形。结论对Cu-AlN进行合理热处理,可改善镀层表面组织与致密度,提高结合强度和导热性能。     

热处理对PI基板铜薄膜金属化TiN阻挡层的影响

聚酰业胺(PI)材料具有介电常数低，分解温度高及化学稳定性好等优点，是很有前途的电子封装材料。Cu具有低的电阻和高的抗电迁移能力，足PI基板金属化的首选材料。采用物理气相沉积(PVD)方法在PI基板上沉积Cu薄膜，利用TiN陶瓷薄膜阻挡Cu向PI基板内部扩散。研究热处理条件下TiN陶瓷薄膜阻挡层的阻挡效果、Cu膜电阻变化以及Cu膜的结合强度，俄歇谱图分析表明TiN可以有效地阻挡Cu向PI内的扩散。300℃热处理消除了Cu膜内应力，提高了Cu膜的结合强度。