Cu基板表面镀镍浸金保护层对无铅焊点可靠性的影响

结合Sn-3.5Ag和Sn-3.0Ag-0.5Cu两种无铅钎料研究了镀镍浸金层(Electroless Nickel Immersion Gold,ENIG)表面层对焊点界面反应以及力学性能的影响。结果表明,钎焊后在Sn-3.5Ag/ENIG/Cu界面主要生成(Ni_yCu_(1-y))_3Sn_4,在Sn-3.0Ag-0.5Cu/ENIG/Cu界面主要生成(Cu_xNi_(1-x))_6Sn_5。在Sn基钎料/ENIG(Ni)/Cu界面处生成金属间化合物的种类及形貌由焊点中Cu原子含量决定。在时效过程中,ENIG表面层中Ni层有效抑制了焊点界面处金属间化合物的生长,减缓了焊点剪切性能的下降。在钎焊过程中ENIG表面层中的Au层不参与界面反应而是进入钎料基体与Sn反应,但是在时效过程中Au原子向界面迁移并造成焊点界面金属间化合物成分和焊点剪切强度的明显变化。     

Sn-3.5Ag/Cu界面金属间化合物的生长行为研究

研究了Sn-3.5Ag无铅钎料和Cu基体在钎焊和时效过程中界面金属间化合物的形成和生长行为.结果表明,在钎焊过程中,由于钎料中存在着Cu的溶解度,界面处生成的金属间化合物存在着分解现象.因此Sn-3.5Ag/Cu界面金属间化合物层厚度与化合物层的分解有着密切关系.由于吸附作用,金属间化合物表面形成了纳米级的Ag3Sn颗粒.当钎焊接头在70,125,170℃时效时,钎焊时形成的扇贝状金属间化合物转变为层状.金属间化合物的生长厚度与时效时间的平方根呈线性关系,其生长受扩散机制控制.整个金属间化合物层和Cu6Sn5层的生长激活能分别为75.16 kJ/mol,58.59kJ/mol.     

Ag颗粒增强复合钎料钎焊接头蠕变断裂及强化机理研究

测定了不同应力和温度下Ag颗粒增强复合钎料及基体钎料63Sn37Pb钎焊接头蠕变寿命,分析了Ag颗粒增强复合钎料及基体钎料钎焊接头蠕变断裂机理.表明:Ag颗粒增强复合钎料钎焊接头蠕变寿命优于基体钎料;Ag颗粒表面Ag-Sn金属间化合物形成及Ag颗粒对富Pb层阻碍作用是复合钎料钎焊接头蠕变性能提高的主要因素;钎焊接头Cu基板上一薄层富Pb相区形成是蠕变裂纹主要原因.     

锌对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金微结构及性能的影响

运用莱卡显微镜、X射线衍射仪等仪器设备,研究了添加元素Zn对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金微结构及性能的影响.结果表明,Zn与Cu、Ag形成化合物AgZn、CuZn3,能显著细化Sn3.5Ag0.5Cu钎料组织;添加元素Zn后的Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金的显微硬度提高11%,蠕变抗力也得到明显提高;运用键参数函数理论分析了Zn对Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金微结构及性能影响的作用机理.[作者单位].5Cu钎料;组织;性能;键参数函数     

等温时效对新型Sn-Ag基复合钎料显微组织和力学性能的影响

研究了等温时效对Sn-3.5Ag共晶钎料及其复合钎料的力学性能和显微组织变化的影响。为了弥补传统复合钎料制备和服役中强化颗粒容易粗化的问题, 制备了不同种类最佳配比的具有纳米结构的有机无机笼型硅氧烷齐聚物(POSS)颗粒增强的Sn-Ag基复合钎料。对钎焊接头在不同温度（125、150、175℃）下进行时效,通过SEM和EDAX分析了钎料与基板间金属间化合物层(IMC)的生长情况。结果表明, 经过不同温度时效,复合钎料钎焊接头界面处金属间化合物的生长速率比Sn3.5Ag共晶钎料慢, 复合钎料的IMC生长的激活能分别为80、97和77kJ/mol,均高于Sn3.5Ag共晶钎料。经过150℃时效1000h后,复合钎料钎焊接头的剪切强度分别下降了22%、13%和18%,下降幅度相当或明显小于Sn-3.5Ag钎料钎焊接头。      

应力对Ag颗粒增强SnCu基复合钎料蠕变性能的影响

使用搭接面积为1mm2的单搭接钎焊接头,研究了恒定温度下应力对Ag颗粒增强SnCu基复合钎料钎焊接头蠕变寿命的影响,结果表明:Ag颗粒增强SnCu基复合钎料的蠕变抗力优于99.3Sn0.7Cu基体钎料;随着应力的增大,复合钎料及其基体钎料钎焊接头的蠕变寿命均呈下降趋势,且应力对复合钎料钎焊接头蠕变寿命的影响比基体钎料明显.     

微电子封装中无铅焊点力学性能的实验研究

针对实际工况下的微电子封装器件中使用的3种无铅焊点99.3Sn0.7Cu、96.5Sn3.0Ag0.5Cu和96.5Sn3.5Ag的弹塑性力学性能和蠕变行为进行了研究。采用纳米压痕测试技术,对经过时效处理的3种钎焊态无铅焊点99.3Sn0.7Cu、96.5Sn3.0Ag0.5Cu和96.5Sn3.5Ag进行压痕实验,根据接触刚度的连续测量技术(CSM),得到焊点的硬度-位移、弹性模量-位移和载荷-位移曲线。基于实验结果,比较3种焊点的弹塑性性能,并利用压痕功法来给定蠕变应力指数,无铅焊点99.3Sn0.7Cu、96.5Sn3.0Ag0.5Cu和96.5Sn3.5Ag的蠕变应力敏感指数n分别为9.225、14.992和19.231,表明同等条件下产生蠕变量最大的焊点为99.3Sn0.7Cu,其次为96.5Sn3.5Ag,蠕变最小的为96.5Sn3.0Ag0.5Cu。     

耐高温瞬时液相连接无铅钎焊接头的时效稳定性

通过瞬时液相(TLP)连接的互连工艺,采用Sn4.7Ag1.7Cu+Ag复合钎料,制备Sn4.7Ag1.7Cu+Ag复合钎料/Cu接头.采用SEM观察恒温时效过程中接头的组织,结合EDS对比不同工艺下试样接头组织,并对接头性能进行对比分析.结果表明:随着Ag颗粒含量的增加,Sn4.7Ag1.7Cu+Ag/Cu接头耐高温(300℃)服役性能随之提高;Ag含量为25％(质量分数)时接头在高于基体钎料熔点(217℃)83℃下服役15天未断裂,且抗拉强度为25.74 MPa,达到了低温焊接、高温服役的目的;与Sn4.7Ag1.7Cu/Cu接头相比,随着时效的进行,Sn4.7Ag1.7Cu+Ag复合钎料/Cu接头焊缝组织中残余的Ag颗粒不断溶解,并在接头界面附近产生大量Ag3 Sn化合物,而大量的块状Ag3 Sn化合物可以有效抑制焊缝中Sn元素向Cu基板扩散,达到抑制Cu3 Sn层生长的目的;在200℃服役温度条件下,随着时效的进行,Sn4.7Ag1.7Cu+Ag复合钎料/Cu接头力学性能先下降后上升,然后再下降并趋于稳定,且力学性能稳定性比Sn4.7Ag1.7Cu/Cu接头要好.     

新型纳米结构颗粒增强无铅复合钎料性能

为了解决传统复合钎料制备中强化颗粒容易粗化的问题,提高无铅复合钎料的性能,选用共晶Sn-3.5Ag、Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料作为基体,3种不同类型具有纳米结构的有机-无机笼型硅氧烷齐聚物(POSS) 颗粒作为增强相而制成复合钎料。研究了复合钎料的铺展性能、钎焊接头的力学性能和抗蠕变性能。结果表明,复合钎料的润湿性能均优于基体钎料的润湿性能,复合钎料钎焊接头的剪切强度和蠕变断裂寿命均明显提高。在相同条件下,Sn-Ag-Cu基复合钎料钎焊接头的性能优于Sn-Ag基复合钎料钎焊接头。      

低银Sn-0. 45Ag-0. 68Cu-X 无铅钎料性能的对比研究

目的制备一种新型低银亚共晶Sn-0.45Ag-0.68Cu-X(SAC-X)无铅钎料,并对其综合性能进行探究。方法参照国家标准,对其漫流性、润湿性及力学性能进行了测试,并与Sn-37Pb,Sn-0.7Cu,Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料进行了对比。结果 4种钎料漫流性和润湿性大小依次为:Sn-37Pb,Sn-3.5Ag-0.6Cu,SAC-X,Sn-0.7Cu,其中SAC-X钎料铺展率达78.5%,润湿时间为1.3 s,最大润湿力为3.18 m N;SAC-X钎料抗拉强度(40 MPa)与高银Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料(44 MPa)相差不大,但延伸率是高银Sn-3.5Ag-0.6Cu的1.89倍。结论低银SAC-X钎料综合性能优良,与Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料相差不大。