非晶Cu-P钎料钎焊接头致密性

采用Cu68.5Ni15.7Sn9.3P6.5(质量分数,%)四元合金非晶薄带钎料真空钎焊紫铜,通过金相分析、电子探针以及X射线衍射物相分析方法对钎缝组织致密性进行了研究.结果表明,影响钎焊接头致密性的主要因素是焊缝中的气孔,钎焊中气孔的形成主要是由于P元素的汽化产生.对比非晶钎料和晶态钎料钎焊接头对气孔的敏感性可以看出,非晶钎料钎焊接头对气孔更为敏感,从空位和原子振动理论分析得出非晶钎料中气孔敏感主要是由非晶钎料元素的活度较大所致.     

快速凝固Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金凝固组织特征

通过单辊快淬工艺制备了快速凝固态Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金薄带,采用XRD、SEM与EDS等分析方法研究了其凝固组织.结果表明,常规熔铸态钎料和快速凝周钎料合金中均存在β-Sn、Ag3Sn、Cu6Sn53种物相.但经快速凝固后合金中Sn相的比例明显增加,而Ag3Sn、Cu6Sn5相减少,合金组织明显细化且初生相及共晶组织形态发生显著变化.     

快速凝固Sn2.5Ag0.7Cu钎料中金属间化合物的形态及对焊点性能的影响

利用SP009A型半自动非金属系制造器,通过铜制单辊快淬工艺制得快速凝固态Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金薄带,采用JSM-5610LV扫描电镜及能谱仪,研究快速凝固态钎料合金的微观形貌及金属间化合物(IMC)特征;通过钎焊接头组织与剪切断口分析,研究IMC对钎焊接头韧性的影响机制。结果表明:快速凝固态钎料合金焊点界面处形成的排列紧密的小尺寸β-Sn能有效抑制界面处IMCCu6Sn5的长大;在钎焊过程中,钎料中过饱和固溶体析出大量尺寸细小、弥散分布的金属间化合物Cu6Sn5和Ag3Sn,凝固时可作为第二相粒子与初生相混杂在一起,形成细小共晶组织分布于钎缝中,改善了焊点韧性。     

Cu基钎料MIG钎焊接头断裂行为分析

研究用Cu3SilMn钎料、Cu10Mn6Ni钎料分别MIG钎焊镀锌Q235钢板及1Cr18Ni9Ti不锈钢板。试验结果表明,在钎料／母材界面分别存在Si、Mn富集带,经XRD分析Si是以Fe2Si相形式存在,而Mn是以固溶体形式存在;用Cu3SilMn、Cu10Mn6Ni钎料钎焊镀锌Q235钢板接头抗拉强度试样均断在母材,抗拉强度为308．2－308．7MPa,钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢板,拉伸均断在钎缝,其抗拉强度分别是331．5MPa、423．6MPa;拉伸断口分析发现,断裂起裂点在搭接钎缝的根部,主要是母材成分与少量的钎料成分混合、溶解而成,是脆性断口;止裂点在钎缝金属中（Cu3SilMn钎料）或在近界面上（Cu10Mn6Ni钎料）,是塑性断口。     

铝基钎料真空钎焊接头的腐蚀性

采用NaCl的质量分数为3．5％的溶液对四种Al-Si-Cu钎料的真空钎焊接头进行全浸试验，对腐蚀后的钎焊接头进行观察，分析接头的腐蚀类型，研究接头的腐蚀机理，对Cu的晶界偏析及扩散进行了讨论。结果表明，铝基钎料真空钎焊后的接头仍然存在腐蚀问题，腐蚀产物为A1Cl3、Al(OH)3、Al(OH)2Cl，腐蚀类型有点蚀和晶间腐蚀；并且随着Cu含量的增加腐蚀加重，Cu的偏析与扩散对接头腐蚀行为产生重要的影响，在晶界形成他Cu，使晶界周围形成贫Cu区，与晶粒内部处于钝态的αAl存在较大电位差，构成局部腐蚀电池，形成晶间腐蚀。     

快速凝固A1─Si基钎料性能的研究

利用单辊急冷设备和自制的双辊急冷设备，制得厚度为２６～３７μｍ和０．１～０．２５ｍｍ的Ａ１─Ｓｉ基钎料薄带。在ＤｕＤｏｎｔ１０９０设备上，用ＤＳＣ测定了钎料的熔化特性，结果表明快凝态钎料液相点降低３～５℃，结晶温度区间缩小２０℃左右，与普晶态钎料相比，快凝态钎料的润湿系数提高１８％，强度提高２８．４％，薄带钎料具有一定的柔性，便于某些场合使用，分析了钎料和钎缝的金相显微组织，测定了钎焊接义的抗拉强度。结果表明，当钎料成分相同时，快凝态钎料熔化温度低、强度高、组织细弥、润湿性好、接头强度波动小，是一种性能更优良的新颖钎料。     

快速凝固Al-Si基粉末钎料的研制

设计了系列铝硅基合金钎料，采用超音速气体雾化技术制备了钎料粉末。系统地研究了快凝钎料微观组织和焊接性能，优化出一种具有较高综合性能的钎料合金Al-10Si-5Cu-5Zn-0、3RE。研究表明：Al-10Si-5Cu-5Zn-0．3RE快凝粉末钎料的平均直径为0、11mm，组织细小，焊接强度达到了95．8MPa。Zn元素使快凝钎料的熔点显著降低，稀土元素明显改善钎料的润湿性。     

Ni对SnAgCuRE钎料及其钎焊接头性能的影响

以商用Sn3.8Ag0.7Cu为参照系,研究了Ni对Sn2.5Ag0.7Cu0.1 RE钎料合金及其钎焊接头性能的影响。研究结果表明,添加0.05%(质量分数)Ni能在不降低Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金抗拉强度的同时显著提高其伸长率,是商用Sn3.8Ag0.7Cu的1.4倍;相应地钎焊接头的蠕变断裂寿命最长,为未添加Ni时的13.3倍,远高于现行商用Sn3.8Ag0.7Cu的,满足微电子连接高强韧高可靠性无铅钎料合金系的需求。     

双辊快速凝固钎料薄带连铸技术

介绍了自行设计的双辊快速凝固０．１～０．５ｍｍ薄带连铸机的结构和技术参数,分析了薄带成形过程,探讨了工艺规范参数对薄带成形的影响。平均冷却速度达１０５℃／ｓ数量级,用ＪＳＭ－３５Ｃ电镜确定薄带为微晶组织,钎料薄带制造工艺简单,生产率高达５～７ｍ／ｓ。     

共晶SnBi/CU焊点界面处Bi的偏析

利用SEM,TEM,XRD分析了共晶SnBi／Cu焊点经120℃时效7d后界面组织结构的变化,焊点界面处金属间化合物厚度由原来初始态的约2μm增至时效态的10μm,并且化合物也由原来单一的Cu6Sn5转变为Cu6Sn5和Cu3Sn相,进一步研究表明,在Cu3Sn与Cu之间界面处偏析了大量尺寸约100nm的Bi颗粒,双缺口试样的断裂韧性实验表明,热时效促使焊点断裂韧性快速下降,同时该焊点的断口也由原来初始态的韧性断裂转变为时效后Cu3Sn与Cu界面处的脆性断裂,脆性断裂后一侧断口为鲜亮的Cu表面,在TEM下,通过与220℃／5d时效态纯Sn／Cu焊点相同界面的比较,可以断定引起该焊点失效的原因是Bi颗粒在此界面处的偏析,含Bi无Pb焊料由于Bi在界面析出而引发的脆断将会是微电子器件长期使用中的一个潜在危害。     

Ag—Pb和Ni对元铅钎料焊点形状、微结构及剪切强度的影响

研究了器件端头两种不同的金属化层（Ag-Pd和Ni/Ag-Pd）对Sn-Sb钎料表面粘装焊点的形状、微结构及剪切强度的影响,并与常用的Sn-Pb-Ag钎料焊点进行了比较,结果表明：Sn-Sb/Ag-Pd焊点由于Sn-Sb钎料与Ag-Pd／陶瓷界面;Sn-Sb/Ni/Ag-Pd焊点中Ni有效地阻止了Ag-Pd在钎料中的溶解,焊点形状理想,强度很高;而对于Sn-Pb-Ag钎料、器件金属化层对焊点形状和强度影响不大,剪切测试后,断裂发生在钎料内部。     

等温时效对SnAg/Cu表面贴装焊点微结构及剪切强度的影响

研究了等温时效对ＳｎＡｇ／Ｃｕ表面贴装焊点微结构,Ｓｎ－Ｃｕ金属间化合物生长及其剪切强度的影响,并与常用的６２Ｓｎ３６Ｐｂ２Ａｇ／Ｃｕ焊点进行了比较,结果表明,在时效过程中,ＳｎＡｇ钎料以较小的反应速率与Ｃｕ发生反应,ＳｎＡｇ烛 显示了较强的剪切强度并且其受时效的影响较ＳｎＰｂＡｇ焊点要小。     

THE DESIGN OF AN INTEGRATED SYSTEM FOR PREDICTING AND ANALYZING SOLDER JOINT SHAPE AND RELIABILITY IN SMT

1.IntroductionOnecriticalaspectinelectronicpackagingisthefatigUe/creep--inducedfailureinsolder(tin--leadbasedalloy)interconnections.previouswork,[l--ZJhaveprovedthatthesolderjointreliabilitydependsonthesolderjointshape(amongotherparameters).Manyissueshavefocusedontheresearchaboutsolderjointshapesince90.However,asystematicmethodofpredictingandanalyzingsolderjointshapeandreliability,whichcanheusedindirectingpracticalengineering,isstillnotgiven.Basedontheobject--orientedaPPmach,anintendedsystem…     

SnAgCu表面贴装焊点在时效和热循环过程中的组织及剪切强度变化

研究了SnAgCu/Cu和SnAgCu/Ni-P/Cu表面贴装焊点在时效和热循环过程中的微结构及剪切强度的变化,结果表明,SnAgCu与Cu的反应速率大于其与Ni-P的反应速率,经长时间时效后,SnAgCu/Cu焊点中SnAgCu与Cu的界面成为弱区,nAgCu/Ni-P/Cu焊点的剪切断裂则发生在Ｎi-P与Ｃu的界面,热循环过程中两种焊点均产生裂纹且强度下降,长时间热循环后Ｎi-P与Cu分层脱开,ＳnAgCu/Ni-P焊点失去强度。     

SnAgCu无铅钎料液体在非润湿线上的去润湿现象

在Cu基底上制备了宽度为200μm的非润湿线，SnAgCu无铅焊膏回流过程中形成的钎料液体在非润湿线上发生去润湿，对印刷不同厚度锡膏样品回流过程中液体形态的原位观察发现，焊膏厚度由950μm减小时，回流液体球冠沿非润湿线分离的长度增加，当焊膏厚度达到350μm时，液体被彻底分割为两部分．通过一个简单模型并运用界面能最小化分析，给出了非润湿线宽度与液体临界高度之间的关系，理论分析与实验结果基本一致，间接反映了微电子钎焊连接中发生桥接的本质，     

复合SnPb焊点的形态与可靠性预测

建立了复合焊点形态的能量控制方程,采用Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｖｏｌｖｅｒ软件模拟了复合ＳｎＰｂ焊点的形态,利用复合ＳｎＰｂ焊点形态的计算结果。采用统一型粘塑性Ａｎａｎｄ本构方程描述复合焊点Ｐｂ９０Ｓｎ１８和Ｓｎ６０Ｐｂ４０的粘塑性力学行为。采用非线性有限元方法分析复合ＳｎＰｂ焊点在热循环条件下的应力应变过程,基于Ｃｏｆｆｉｎ－Ｍａｎｓｏｎ经验方程预测焊点的热循环寿命,考察焊点形态对焊点可靠性的影响,研     

CALCULATION OF THREE－DIMENSIONAL SOLDER JOINT FORMATION IN MICROELECTRONIC SURFACE MOUNT TECHNOLOGY

ＣＡＬＣＵＬＡＴＩＯＮＯＦＴＨＲＥＥ－ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬＳＯＬＤＥＲＪＯＩＮＴＦＯＲＭＡＴＩＯＮＩＮＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＵＲＦＡＣＥＭＯＵＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ￥Ｇ．Ｚ．Ｗａｎｇ,Ｃ．Ｑ．ＷａｎｇａｎｄＹ．ＹＱｉａｎ（Ｎａｔｉｏｎａ...     

结构变化对Cu/Sn-58Bi/Cu微焊点电迁移行为和组织演变的影响

利用SEM观察、聚焦离子束(FIB)微区分析和有限元模拟对比研究了直角型和线型Cu/Sn-58Bi/Cu微焊点在高电流密度下(1.5×10~4A/cm~2)的电迁移行为,从原子扩散距离和微区域电阻变化及阴阳极物相变化的角度研究了焊点结构变化对电迁移影响的机理.结果表明,2种焊点通电112和224 h后均发生了Bi向阳极迁移并聚集及Sn在阴极富集的现象;直角型焊点阳极由于Bi聚集后膨胀而产生压应力进而导致小丘状凸起和微裂纹出现,而阴极存在拉应力引发凹陷和微裂纹,且沿界面呈非均匀变化.微区组织分析表明,电迁移作用下焊点内部Bi原子的扩散速度大于Sn原子的扩散速度.观察分析和模拟结果还表明,具有结构不均匀性的直角型焊点中电子流易向电阻较小区域聚集而产生电流拥挤效应,这是引起直角型焊点电迁移现象严重的根本原因.     

倒装焊底充胶分层与SnPb焊点热疲劳的可靠性

采用实验和有限元模拟,研究了底充胶分层和ＳｎＰｂ焊点的可靠性。结果表明,底充胶分层易发生在芯片／底充胶界面边缘处;当底充胶与芯片粘合强度较弱时,底充胶的早期分层是焊点中裂纹萌生扩展从而导致失效的直接原因;当底充胶与芯片粘合强度较强时,分层可以削弱底充胶对焊点的机械耦合作用,从而影响焊点的热循环寿命,此时,焊点热疲劳裂纹是焊点失效的直接原因。