共晶Sn3.8Ag0.7Cu焊料在Fe-Ni镀层上的反应润湿行为

用电镀工艺制备了Fe-Ni镀层,研究了还原气氛保护下共晶Sn3.8Ag0.7Cu焊料在Fe-Ni镀层上的反应润湿行为。结果表明:在共晶Sn3.8Ag0.7Cu与Fe-74Ni反应润湿体系观察到了伪部分润湿行为。在铺展球冠的前沿,可以明显地看到有液态膜伸出主液体铺展前沿。随着回流时间的增加,液态膜逐渐长大。共晶Sn3.8Ag0.7Cu焊料与Fe-74Ni电镀合金层的液固界面生成了一层FeSn2化合物,还有大量Cu/Ni/Sn化合物进入焊料内部。     

Sn3.8Ag0.7Cu和Sn37Pb焊点界面显微结构研究

利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）研究了Sn3.8Ag0.7Cu（Sn37Pb）/Cu焊点在时效过程中的界面金属间化合物（IMC）形貌和成份。结果表明：150℃高温时效50、100、200、500h后,Sn3.8Ag0.7Cu（Sn37Pb）/Cu焊点界面IMC尺寸和厚度增加明显,IMC颗粒间的沟槽越来越小。50h时效后界面出现双层IMC结构,靠近焊料的上层为Cu6Sn5,邻近基板的下层为Cu3Sn。之后利用透射电镜观察了Sn37Pb/Ni和Sn3.8Ag0.7Cu/Ni样品焊点界面,结果显示,焊点界面清晰,IMC晶粒明显。     

回流次数对Sn3.8Ag0.7Cu-xNi/Ni焊点的影响

研究了复合无铅焊料Sn3.8Ag0.7Cu-xNi(x=0.5,1.0,2.0)与Au/Ni/Cu焊盘在不同回流次数下形成的焊点的性能.结果表明,Ni颗粒增强的复合焊料具有良好的润湿性能,熔点小于222℃;X为0.5的焊料界面IMC由针状(CuNi)6Sn5演化为双层IMC,即多面体状化合物(CuNi)6Sn5和回飞棒...     

SiC基IGBT高铅焊料芯片固晶层的热冲击失效机理

目前大功率SiC IGBT器件常用高熔点的高铅焊料作为固晶材料，为保证功率器件的长期使用，需研究温度冲击条件下高铅焊点的疲劳可靠性，并探究其失效机理。采用Pb92.5Sn5Ag2.5作为SiC芯片和基板的固晶材料，探究温度冲击对固晶结构中互连层疲劳失效的影响。结果表明，温度冲击会促进焊料与SiC芯片背面的Ti/Ni Ag镀层反应生成的块状Ag₃Sn从芯片/焊料层界面往焊料基体内部扩散，而焊料与Cu界面反应生成的扇贝状Cu₃Sn后形成的富Pb层阻止了Cu和Sn的扩散反应，Cu₃Sn没有继续生长。750次温度冲击后，焊料中的Ag与Sn发生反应生成Ag₃Sn网络导致焊点偏析，性质由韧变脆，焊点剪切强度从29.45 MPa降低到22.51 MPa。温度冲击模拟结果表明，芯片/焊料界面边角处集中的塑性应变能和不规则块状Ag₃Sn导致此处易开裂。     

微量Co对低银无铅焊料润湿及界面反应的影响

利用润湿测量仪研究了加入微量Co对低银无铅焊料Sn1.00Ag0.70Cu和Sn0.50Ag0.70Cu润湿性能的影响,并与共晶无铅焊料Sn3.00Ag0.50Cu的润湿性能进行对比。结果发现,焊料Sn3.00Ag0.50Cu、Sn1.00Ag0.70Cu0.07Co和Sn0.50Ag0.70Cu0.03Co的润湿平衡力F分别为3.0850,3.0600和3.0275mN,润湿时间分别为0.64,0.88和1.01s。低银微钴无铅焊料显示了与共晶无铅焊料类似的润湿力,只是润湿时间略有增加。     

封装中无铅焊锡与不锈钢及铁镍的界面反应

文章介绍了Sn、Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC)、Sn-0.7Cu(SC)、Sn-9Zn(SZ)、Sn-58Bi(SB)等五种无铅焊锡与金/镍/不锈钢(Au/Ni/SUS304)与铁-42wt%Ni(Alloy42)基材的界面反应。在不锈钢基材方面:与Sn反应仅生成Ni3Sn4相,与SAC反应初期生成Ni3Sn4相。随反应时间增长则生成(Cu,Ni)6Sn5相且剥离界面;另于界面处则有FeSn2相生成。与SC反应则生成层状(Cu,Ni)6Sn5相,随反应延长产生大规模剥离,并在界面生成FeSn2相。仅有Ni5Zn21相生成于SZ/Au//Ni/SUS304系统。SB/Au//Ni/SUS304系统也仅有Ni3Sn4相生成。在Alloy42基材方面:与纯Sn的界面反应仅生成FeSn2相。SAC焊锡与Alloy42基材反应生成(Fe,Ni,Cu)Sn2相,随反应时间延长该相形态变成连续及块状两层结构。在SC/Alloy42反应系统中仅观察到FeSn2相的生成。仅有(Ni,Fe)5Zn21层生成于SZ/Alloy42系统。与SC/Alloy42系统相似,与SB/Alloy42系统只有FeSn2相的生成,并无其他介金属相的生成。     

Sn-37Pb焊球与Ni/NiP UBM界面反应特性研究

通过对共晶锡铅焊球与Ni/NiP UBM层扫描电镜界面微观组织观察和成分分析,研究了Sn-37Pb/Ni和Sn-37Pb/NiPUBM焊点界面反应特性。研究表明芯片侧界面IMC由Ni层到焊料的顺序为:靠近Ni层界面化合物为(Ni,Cu)_3Sn,靠近焊料侧化合物为(Cu,Ni)_6Sn_5;PCB板侧界面IMC包括靠近NiP层的NiSnP化合物和靠近焊料侧的(Cu,Ni)_6Sn_5化合物,NiSnP是由于Ni的扩散形成。PCB板侧NiP镀层中存在微裂纹缺陷,此裂纹缺陷会导致金属间化合物中产生裂纹,从而对焊点力学性能和可靠性产生不良的影响。     

添加Sb和LaB6对Sn3.0Ag0.5Cu/Cu界面IMC生长的影响

研究了Sb和稀土化合物的添加对Sn3.0Ag0.5Cu无铅焊料焊接界面金属间化合物层生长的影响。研究结果表明,固态反应阶段界面化合物层的生长快慢排序如下:v(SAC0.4Sb0.1LaB6/Cu)v(SAC0.4Sb/Cu)v(SAC0.1LaB6/Cu)v(SAC/Cu)。计算各种界面IMC生长的激活能Q结果表明,Sn3.0Ag0.5Cu/Cu界面IMC生长的激活能最高,为92.789 kJ,其他焊料合金Sn3.0Ag0.5Cu0.4Sb0.1LaB6/Cu,Sn3.0Ag0.5Cu0.1LaB6/Cu和Sn3.0Ag0.5Cu0.4Sb/Cu界面IMC生长的激活能分别为85.14,84.91和75.57 kJ。在老化温度范围内(≤190℃),Sn3.0Ag0.5Cu0.4Sb0.1LaB6/Cu的扩散系数(D)最小,因而其界面化合物的生长速率最慢。     

典型Sn基焊料凸点互连结构电迁移异同性

研究了Sn37Pb,Sn3.0Ag0.5Cu和Sn0.7Cu三种焊料BGA焊点在电迁移作用下界面的微观组织结构.在60℃,1×103 A/cm2电流密度条件下通电187h后,Sn37 Pb焊点阴极界面已经出现了空洞,同时在阳极有Pb的富集带;Sn3.0Ag0.5Cu焊点的阴极界面Cu基体大量溶解,阳极金属间化合物层明显比阴极厚;对于Sn0.7Cu焊料,仅发现阳极金属间化合物层厚度比阴极厚,阴极Cu基体的溶解不如SnAgCu明显,电迁移破坏明显滞后.     

典型Sn基焊料凸点互连结构电迁移异同性

研究了Sn37Pb,Sn3.0Ag0.5Cu和Sn0.7Cu三种焊料BGA焊点在电迁移作用下界面的微观组织结构.在60℃,1×103 A/cm2电流密度条件下通电187h后,Sn37 Pb焊点阴极界面已经出现了空洞,同时在阳极有Pb的富集带;Sn3.0Ag0.5Cu焊点的阴极界面Cu基体大量溶解,阳极金属间化合物层明显比阴极厚;对于Sn0.7Cu焊料,仅发现阳极金属间化合物层厚度比阴极厚,阴极Cu基体的溶解不如SnAgCu明显,电迁移破坏明显滞后.     

电迁移对Ni/Sn63Pb37/Cu焊点界面反应的影响

研究了在125℃,1×103 A/cm2条件下电迁移对Ni/Sn63Pb37/Cu BGA焊点界面反应的影响.回流后,在焊料/Ni界面处形成Ni3Sn4、在焊料/Cu界面处形成Cu6Sn5的金属间化合物.随着电迁移时间增加,芯片侧金属间化合物转变为(Cu,Ni)6Sn5类型化合物,印制板侧Cu6Sn5金属间化合物类型保...     

微量Ni,Ge元素改善Sn-0.7Cu无铅合金焊料性能的机理研究

本文简单概述了Sn-Cu系无铅钎料的国内外研究现状。在无铅焊料互连结构中,反应界面化合物层（IMC）的形貌及厚度是决定焊点可靠性的一个重要因素。本文通过研究Sn-0.7Cu共晶焊料中添加Ni微量元素对Sn-0.7Cu与Cu界面反应的影响。结果表明:对于Sn-0.7Cu/Cu界面,液态反应初始生成相为Cu₆Sn₅,在随后的5次回流焊之后形成新的Cu₃Sn相,IMC厚度快速增长从而严重影响焊接的可靠性;添加Ni元素的Sn-0.7Cu/Cu界面初生相为（Cu,Ni）₆Sn₅,但在回流焊和热老化试验之后,Ni的添加延缓了IMC的增长,IMC的生长受到抑制,且界面无其它相生成。再者,初步探讨了Ge元素的添加对该体系焊料抗氧化性能的影响。     

铜含量对锡-铜无铅焊料和镍之间固态老化反应的影响

共晶99．3Sn-0．7Cu焊料(比重：％，Sn-0．7Cu)是波峰焊接中共晶Sn-Pb焊料的最有前途的无铅替代物。而镍则被用于几个商品化的重要表面涂覆领域，如象；金／镍和钯／镍等。据献报道，在含镍表面涂层上实施Sn-Cu焊料的再流时，铜含量的微小变化会产生完全不同的反应物[1，2]。随着铜浓度的上升，反应物从(Ni 1-xCux)3Sn4转变为(Cu1-yNiy)6Sn5 (Ni1-xCu)3Sn4，而后变为(Cu1-y、NiY)6Sn5。在本项目的研究中，我们将自己在前期研究成果的基础上[2]，对铜含量的细微变化对Sn-Cu焊料和镍之间固态老化反应的影响进行了更加深入的研究。特别是在160、180和225℃下，将四种Sn-xCu焊料(x=0．2、0．4、0．6和0．7)与镍进行了反应。结果发现，在经充足时间的高温固态老化后，对铜沉积层的明显感应性消失了。对于各种不同的铜含量的研究发现，老化后在界面上形成相同类型的金属间化合物。在界面上可看到在(Ni1-x)(Cux)3Sn4层上形成了一层(Cu1-yNiY)6Sn5。研究表明再流焊一结束金属间化合物的最初差别可在高温老化后消失。(Cu1-yNiY)6Sn5与(Ni1-xCux)3Sn4的生长机理是不同的，本中已指出了这一点。     

不同金属黏附层对无铅焊料SAC305剪切强度的影响

<正>无铅焊料是不含铅或含铅量极少的一种焊料的统称,以Sn为主要的组成成分,向其中加入Ag,Cu等金属元素。在无铅材料中,Sn-Ag-Cu无铅焊料是公认的最优秀的无铅焊料,无铅焊料中铅元素的质量分数极低,基本在0.02%-0.1%之间共晶Sn-Ag-Cu系无铅焊料在凝固过程中产生粗大的Ag_3Sn、Cu_6Sn_5金属间化合物(IMC)。由于在金属间化合物生长的过程中,界面附近的原子会发生穿过界面的互扩散,而不同原子扩散速度不同,     

微量Ag、Bi、Ni对无铅微焊点固-液界面扩散的影响

为了获得微量元素Ag、Bi、Ni对无铅微焊点固-液界面扩散行为的影响规律,以低银无铅微焊点Cu/SAC0705+Bi+Ni/Cu为主要研究对象,并与Cu/SAC0705/Cu及高银钎料Cu/SAC305/Cu进行对比。研究了三种成分焊点固-液扩散后界面IMC的生长演变行为,并分析了Ag、Bi、Ni对微焊点固-液扩散的影响。研究结果表明:钎料中微量元素Ag、Bi、Ni添加可细化界面IMC晶粒,对提高界面强度有利。长时间的固-液时效过程中,界面IMC的生长速率主要取决于界面IMC的晶粒尺寸。Cu/SAC0705+Bi+Ni/Cu焊点界面IMC晶粒尺寸最小,界面IMC生长速率最大,为11.74μm/h。Cu/SAC0705/Cu焊点界面IMC晶粒尺寸最大,界面IMC生长速率最慢,其数值为1.24μm/h。     

微量Ce对SnAgCu焊料与铜基界面IMC的影响

配制了w(Ce)为0.1%和不加Ce的两种Sn-3.5Ag-0.7Cu焊料。在443K恒温时效,研究Ce对焊料与铜基板界面金属间化合物(IMC)的形成与生长行为的影响。结果发现,焊点最初形成的界面IMC为Cu6Sn5,时效5d后,两种焊料界面均发现有Cu3Sn形成。随着时效时间的增加,界面化合物的厚度也不断增加。焊料中添加w为0.1%的Ce后,能抑制等温时效过程中界面IMC的形成与生长,生长速率降低近1/2。并且,界面IMC的形成与生长均由扩散机制控制。     

Sn95Sb5焊料与ENIG/ENEPIG镀层焊点界面可靠性研究

研究了Sn95Sb5焊料在化学镍金(ENIG)镀层、化学镍钯浸金(ENEPIG)镀层表面形成的焊点界面微观组织形貌与剪切强度。使用Sn95Sb5焊料在FR4印制板上焊接0805片式电容,焊点在高温时效测试和温度循环过程中均表现出较高的剪切强度,焊点界面连续且完整,剪切强度下降的最大幅度不超过19.2%。Sn95Sb5焊料在ENIG镀层表面形成的焊点(Sn95Sb5/ENIG焊点)强度更高。Sn95Sb5焊料在ENEPIG镀层表面形成的焊点(Sn95Sb5/ENEPIG焊点)界面反应更为复杂,在焊点界面附近可观察到条块状的(Pd,Ni,Au) Sn₄。Sn95Sb5/ENEPIG焊点界面的金属间化合物层平均厚度约为Sn95Sb5/ENIG焊点界面的2倍。     

低熔点Sn-Ag-Cu合金成分的优化

发现Sn-Ag和Sn-Cu二元相图的共晶点Sn96.2Ag3.8和Sn98.7Cu1.3的平均原子尺寸相等,Ra=0.154 6nm.从而在三元Sn-Ag-Cu合金中,通过连接Sn-Ag和Sn-Cu二元共晶点得到一条Ra=0.154 6 nm的平均原子尺寸线,考虑到误差,在这条线近处选择了Ra=0.154 4和Ra=0.1548的两条平均原子尺寸线.在高真空下用电弧熔炼法制备了三类合金(Sn96.2Ag3.8)x(Sn98.7Cu1.3)1-x(x=0.1,0.3,0.5,0.7)、(Sn94Ag6)x(Sn97.8Cu2.2)1-x(x=0.2,0.5,0.7)和(Sn98Ag2)x(Sn99.3Cu0.7)1-x(x=0.1,0.3,0.6).     

添加镍的Sn-Cu系无铅焊料(1)

概述了添加Ni的Sn-Cu系无铅焊料和Sn-Cu无铅焊料与基板的接合界面上形成的Cu6Sn5金属间化合物中龟裂的抑制。     

Sn0.7Cu-xEr/Cu焊点界面反应及其化合物层生长行为研究

通过回流焊工艺制备了Sn0.7Cu-x Er/Cu(x=0,0.1,0.5)钎焊接头,研究钎焊温度及等温时效时间对接头的界面金属间化合物(IMC)的形成与生长行为的影响。结果表明:Sn0.7Cu钎料中微量稀土Er元素的添加,能有效抑制钎焊及时效过程中界面IMC的形成与生长。在等温时效处理过程中,随着时效时间的延长,界面反应IMC层不断增厚,在相同时效处理条件下,Sn0.7Cu0.5Er/Cu焊点界面IMC层的厚度略小于Sn0.7Cu0.1Er/Cu焊点界面的厚度。通过线性拟合方法,得到Sn0.7Cu0.1Er/Cu和Sn0.7Cu0.5Er/Cu焊点界面IMC层的生长速率常数分别为3.03×10–17 m2/s和2.67×10–17 m2/s。