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...     

La对Sn3.5Ag0.5Cu钎料界面组织和性能的影响

通过SEM和EDAX等,研究了La添加量对Sn3.5Ag0.5Cu钎料与Cu基体焊合界面IMC微观组织及性能的影响。结果表明:添加不同量的La均对Sn3.5Ag0.5Cu与Cu基体焊合后的组织有细化作用并增强其力学性能。其中以w(La)达到0.05%时最优,剪切强度可提高10.7%。材料热力学理论计算结果表明,La具有"亲Sn"倾向,添加少量La到Sn3.5Ag0.5Cu钎料中,可减小Cu6Sn5/Cu界面Sn的活度,降低IMC的长大驱动力。     

时效对Sn3.0Cu0.15Ni/Cu界面组织的影响

研究了150℃时效0,200,500h对Sn3.0Cu0.15Ni/Cu界面组织结构的影响.结果表明:界面金属间化合物层由Cu6Sn5层和Cu3Sn层组成,质量分数为0.15％的Ni的加入会使IMC层最初变厚,但在时效过程中,热稳定性强的界面化合物(Cu,Ni)6Sn5的生成,会抑制Cu3Sn化合物层的生长;同时Ni的加入会降低Cu6Sn5颗粒的长大速度,并且随着时效时间的延长,Cu6Sn5颗粒的形貌呈多面体结构.     

Ti对Sn0.7Cu无铅钎料润湿性和界面的影响

研究了Ti的加入对Sn0.7Cu无铅钎料润湿性能以及钎料/Cu界面微观组织的影响.结果表明:在Sn0.7Cu中添加微量Ti,提高了钎料的润湿性能,可使铺展面积提高5％左右,当钎焊时间为3s时,界面金属间化合物(IMC)形貌由原来的扇贝状变为锯齿状;随着钎焊时间延长,Sn0.7Cu/Cu和Sn0.7Cu0.008Ti/C...     

电子封装与组装焊点界面反应及微观组织研究进展

软钎焊焊点界面反应是连接金属的最古老的冶金工艺过程。随着倒装芯片(FC)、球栅阵列(BGA)和芯片级封装(CSP)等面封装技术的兴起,近年来Sn基钎料被广泛应用于微电子制造,包括芯片和基板之间的封装互连以及基板与印制电路板之间的组装互连。这就需要系统地研究Sn基钎料焊点界面反应及微观组织。从形态学、热力学和动力学的角度回顾总结了SnPb共晶钎料、高Pb钎料和无Pb钎料与Cu、Ni、Au/Ni/Cu、PdAg焊盘之间的界面反应。     

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。     

Sn基焊料/Cu界面IMC形成机理的研究进展

锡基无铅焊料和Cu基材界面间容易形成Cu<,6>Sn<,5>、Cu<,3>Sn及其他金属间化合物(IMC),而IMC将剧烈地影响焊接接头的性能,故对其的研究有助于了解IMC形成的本质,从而控制其形成和长大,以改善接头性能.综述了近期的研究结果,指出Cu<,6>Sn<,5>易形成扇贝状,而Cu<,3>Sn常常为薄层状;其...     

Sn3．5Ag0．7Cu焊料的疲劳特性及铅杂质的影响

含铅焊料应用在电子产品上已超过50年的时间。然而出于环境方面的考虑，在未来的几年含铅焊料的使用将被禁止。作为替代，必须发明不含铅的焊料。对无铅焊料总的要求类似于含铅焊料。它们要求类似的诸如焊接温度及时间工艺参数窗口和相当于含铅焊料或更好的特性。科学家们已研究了许多不同类型的无铅焊料，从中我们选取Sn3、5Ag0．7Cu作为本次研究的对象，因为它可能目前是在欧洲应用最广泛的一种无铅合金。通过下面几项工作中我们研究了Sn3．5Ag0.7Cu的疲劳特性。制成板(PCBA)温度循环(热冲击)试验：用Sn3．5Ag0．7Cu无铅焊料在不同的焊接气氛下将各种不同类型的器件焊在有不同可焊性表面覆层的印制板上，做成试验制成板(PCBA)。将125℃到-15℃的温度循环(热冲击)施与试验制成板并研究板上焊点在经受不同次数的温度循环后其微观组织结构及变化。模型焊点的机械应力循环试验：室温条件下利用特别设计的环一插针模型焊点，Sn3．5Ag0．7Cu无铅焊点被施加机械应力循环并和传统的Sn-Pb焊点进行比较。包含不同铅含量的焊点也被研究以确认铅杂质对无铅焊点特性的影响。比起传统的Sn-Pb焊料，Sn3．5Ag0．7Cu有更好的疲劳特性。然而研究同时发现一个2％-5％的铅杂质含量对无铅焊点的寿命是有害的。     

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。     

基板稀土微合金化对Sn3Ag0.5Cu/Cu钎焊界面反应的影响

研究了在Cu基板中加入质量分数1%的稀土元素Ce、Er后,与Sn3Ag0.5Cu(SAC305)无铅钎料进行钎焊并时效处理后的界面反应及其化合物(IMC)生长行为。结果表明:钎焊完成后,在SAC305/Cu钎焊界面只观察到Cu_6Sn_5,而SAC305/Cu-1Ce及SAC305/Cu-1Er界面还有Cu_3Sn形成;在时效处理过程中,纯Cu基板上的金属间化合物生长速率最快,Cu-1Ce基板次之,Cu-1Er基板最慢,且形成的IMC厚度也是依次递减;加入质量分数1%的Ce、Er元素对IMC生长均有抑制作用,且Er的抑制作用较Ce强。     

La对SnAgCu/Cu及Ni界面金属间化合物的影响

利用扫描电镜、能谱分析仪对Sn0.3Ag0.7Cu-xLa/Cu(x=0～0.25)和Ni界面金属间化合物(IMC)形成及长大规律进行了研究.结果表明:微量La的添加使钎焊与时效后焊点/Cu界面生成的Cu<,6>Sn<,5>晶粒明显细化,当X超过0.10时,Cu<,6>Sn<,5>晶粒的上方出现大量的粒状Ag<,3>S...     

Cu/Sn/Cu界面元素的扩散行为研究现状

从老化过程的界面作用和Cu/Sn/Cu界面元素扩散行为等方面,综述了国内外研究动态与进展。随后,着重介绍了老化过程Sn基钎料和Cu基板的界面反应和柯肯达尔孔洞形成的影响因素,并且柯肯达尔孔洞的形成与界面组分元素的扩散直接相关。最后指出了Cu/Sn/Cu焊点扩散行为研究中存在的问题,提出采用实验与分子动力学模拟相结合的方法开展研究,为以后界面元素扩散的研究起到启发作用。     

电子封装中Cu/Cu_3Sn/Cu焊点的制备工艺及组织演变

采用电镀的方法在Cu基板沉积4μm厚Sn层作为钎料,在不同参数下对双钎料Cu/Sn+Sn/Cu三明治结构进行钎焊连接,得到可形成全Cu_3Sn焊点的最优工艺参数组合为:Ar气保护下300℃,3 h,1 N。然后研究了全Cu3Sn焊点形成过程中不同金属间化合物(Cu_6Sn_5和Cu_3Sn)的生长形貌和界面反应机理。结果表明,钎焊10 min后在Cu-Sn界面形成了扇贝状的Cu_6Sn_5,并且在Cu基板与Cu_6Sn_5之间有一层很薄的Cu_3Sn出现,Cu/Cu_3Sn和Cu3Sn/Cu_6Sn_5界面较为平整。随着时间延长,上下两层Cu6Sn5相互接触并融为一体,直至液态Sn完全被消耗,而Cu_3Sn通过消耗Cu_6Sn_5而快速增长,直到界面区全部形成Cu_3Sn。     

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...     

应用于3D集成的高密度Cu/Sn微凸点键合技术

3D-IC技术被看作是应对未来半导体产业不断增长的晶体管密度最有希望的解决方案,而微凸点键合技术是实现3D集成的关键技术之一.采用电镀工艺制作了直径为50μm、间距为130μm的高密度Cu/Sn微凸点,分析了不同预镀时间及电流密度对Cu微凸点形成质量的影响,并使用倒装焊机实现了高密度Cu/Sn微凸点的键合.利用直射式X射线、分层式X射线对键合样片进行无损检测,结果表明键合对准精度高,少量微凸点边缘有锡被挤出,这是由于锡层过厚导致.观察键合面形貌,可以发现Cu和Sn结合得不够紧密.进一步对键合面金属间化合物进行能谱分析,证实存在Cu6 Sn5和Cu3 Sn两种物质,说明Cu6 Sn5没有与Cu充分反应生成稳态产物Cu3 Sn,可以通过增加键合时间、减少Sn层厚度或增加退火工艺来促进Cu3 Sn的生成.     

焊接时的界面反应-焊接质量与金属间化合物

电子器件的焊接主要包含两个过程，一是焊料的熔化和再结晶过程，而另一个则是焊料在印刷电路板焊盘（PCB Pad）界面及元器件引脚（comPonent lead）界面上的冶金化学反应。     

室温下Cu/Sn3.5Ag焊点/Cu体系中电迁移引发裂纹的形成

Electromigration （EM） behavior of Cu/Sn3.5Ag/Cu solder reaction couple was investigated with a high current density of 5 × 10^3 A/cm^2 at room temperature. One dimensional structure, copper wire/solder ball/copper wire SRC was designed and fabricated to dissipate the Joule heating induced by the current flow. In addition, thermomigration effect was excluded due to the symmetrical structure of the SRC. The experimental results indicated that micro-cracks initially appeared near the cathode interface between solder matrix and copper substrate after 474 h current stressing. With current stressing time increased, the cracks propagated and extended along the cathode interface. It should be noted that the continuous Cu6Sn5 intermetallic compounds （IMCs） layer both at the anode and at the cathode remained their sizes. Interestingly, tiny cracks appeared at the root of some long columntype Cu6Sn5 at the cathode interface due to the thermal stress.     

温度对无铅焊锡膏活性剂与Sn0.3Ag0.7Cu反应规律的影响

以MPEG400为溶剂,将定量锡块放入添加不同活性剂的溶液中加热保温,保温时间为1 h,考察锡块的质量变化,以研究不同温度下活性剂与焊锡材料的反应程度,进而用SEM进行反应形貌验证。实验结果表明,苹果酸在150℃以后与Sn0.3Ag0.7Cu焊锡材料反应强烈;丙二酸在100℃时与Sn0.3Ag0.7Cu焊锡材料的反应强于其他温度,125℃以后,随着温度的升高,反应反而减弱;三乙醇胺与Sn0.3Ag0.7Cu焊锡材料之间有微弱反应,随温度升高,反应强度增大。探讨温度对无铅焊锡膏用活性剂与Sn0.3Ag0.7Cu焊锡材料之间反应规律的影响,对助焊剂的研究具有重要指导意义。