碱性焦磷酸盐镀液电镀Sn-Ag无Pb钎料的研究

电子封装无PB化进程中，对无PB钎料可焊性镀层技术的发展和应用提出了要求．本文给出一种碱性焦磷酸盐镀液及其电沉积工艺，以获得Sn-Ag无Pb焊料的可焊性镀层．研究了镀液中的主盐浓度、电流密度、镀液温度及搅拌等工艺条件对镀层中Ag含量及镀层表面形貌的影响．     

金属间化合物Ag3Sn对Sn3.8Ag0.7Cu焊料合金拉伸性能的影响

利用不同凝固速率和等通道挤压法制备不同组织结构的Sn3.8Ag0.7Cu合金,使其包含不同形貌、大小及分布的Ag3Sn金属间化合物;拉伸曲线的比较分析和变形后组织的电镜观察表明,大的针状化合物对合金起着纤维增强的作用,但自身脆性断裂造成空洞,降低了材料的塑性;微细颗粒状化合物起着弥散强化作用,分布在小的等轴晶粒晶界上的化合物颗粒能够阻碍晶界的滑动,起到增强的作用.     

Sn-58Bi无Pb焊料与化学镀Ni-P层之间的界面反应

研究了Sn-58Bi共晶焊料与Cu的界面反应以及在Cu基体上化学镀Ni-P层的界面反应．焊接温度为180℃，焊接后时效温度范围为60-120℃，时间为5-30d．利用SEM，EDAX，XRD对反应产物进行了鉴定．结果表明，焊料与Cu的界面反应产物为Cu6Sn5，与化学镀Ni-P层的界面反应产物为Ni3Sn4，在Ni3Sn4与Ni-P层之间存在一层富P层．在同样条件下，Cu6Sn5的生长速度要快于Ni3Sn4的速度．化学镀Ni-P层中P含量较高时进一步抑制Ni／Sn界面反应生成Ni3Sn4的速度．界面金属间化合物层生长动力学符合x=(kt)^1/2关系，表明界面反应由扩散机制控制．由实验结果计算，Cu6sn5的表观激活能为90．87kJ／mol；Ni3Sn4的表观激活能则与化学镀Ni-P层中P含量有关，当镀层P含量为9％与16％(原子分数)时，其表观激活能分别是101．43kJ／mol与117．31kJ／mol．     

DEFORMATION BEHAVIORS OF [110] AND [112] ORIENTED β-Sn SINGLE CRYSTALS

对[110]和[112]取向的单晶Sn试样在不同温度和不同应变速率下进行了拉伸实验. 结果表明, 两种取向的Sn单晶体对应变速率都极为敏感, [110]取向晶体的应变速率敏感指数m为0.133, 高于[112]取向的 0.108, 表现出较高的塑性. 单晶Sn在变形过程中表现出很强的加工硬化, [110]取向试样的加工硬化指数n约为0.54, 高于[112]取向的0.46. 通过电镜观察得到, [110]取向试样的变形以多系滑移方式进行, [112] 取向试样是以交滑移和孪晶方式共同进行变形; [110]取向晶体首先开动的滑移系是{010}<100>, 开动这个滑移系的临界分解切应力(CRSS)为3.1 MPa. 两种取向的单晶 体变形的激活能Q在 35-52 kJ/mol之间, 根据激活能和滑移形貌的观察, 得出变形过程是由交滑移机制控制的结论.     

元素掺杂对Bi电迁移影响的第一原理计算

应用第一原理方法研究通过元素掺杂来抑制SnBi无铅焊料中Bi的电迁移问题.在SnBi体系中掺杂zn和Sb元素,通过用近弹性带方法计算掺杂体系中Bi元素的扩散能垒.结果表明:加入Sb之后,Bi的扩散能垒由原来的0.32 eV升高到0.46 eV,扩散激活能由原来的1.14 eV升高到1.18 eV;加入Zn后,Bi的扩散能垒由原来的0.32 eV升高到0.48 eV,扩散激活能由原来的1.14 eV升高到1.22 eV.由此可得,Zn和Sb的加入都能够提高Bi的扩散激活能,起到抑制扩散的作用.通过分析态密度可知:加入Zn和Sb后,体系中Sb与Bi的p态曲线几乎完全重合,比Sn与Bi的p态曲线重合度高很多,说明sb和Bi的共价键作用很强,且比Sn-Bi的共价键作用强,从而增加Bi的扩散能垒.同样,Zn和Bi的p态曲线重合度也比Sn和Bi的曲线重合度高很多,表明Zn-Bi的共价键同样比sn-Bi的共价键强,所以Zn的加入同样增加Bi的扩散能垒.总结说来,Sb和zn的掺杂能够抑制SnBi焊料中Bi的电迁移.     

[110]和[112]取向β-sn单晶体的形变行为

对[110]和[112]取向的单晶Sn试样在不同温度和不同应变速率下进行了拉伸实验．结果表明,两种取向的sn单晶体对应变速率都极为敏感,[110]取向晶体的应变速率敏感指数m为0．133,高于[112]取向的0．108,表现出较高的塑性．单晶sn在变形过程中表现出很强的加工硬化,[110]取向试样的加工硬化指数n约为0．54,高于[112]取向的0．46．通过电镜观察得到,[110]取向试样的变形以多系滑移方式进行,[112]取向试样是以交滑移和孪晶方式共同进行变形;[110]取向晶体首先开动的滑移系是{010}（100）,开动这个滑移系的临界分解切应力（CRSS）为3．1MPa．两种取向的单晶体变形的激活能Q在3552kJ／mol之间,根据激活能和滑移形貌的观察,得出变形过程是由交滑移机制控制的结论．     

无铅焊料Sn-3.8Ag-0.7Cu的低周疲劳行为

测量了Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅焊料试样的循环滞后回线、循环应力响应曲线、循环应力-应变和应变寿命关系,研究了焊料在总应变幅控制下的低周疲劳行为结果表明:该焊料合金在总应变幅较高(1%)时发生连续的循环软化,而在总应变幅较低(≤0.4%)时则表现为循环稳定.线性回归分析表明,该焊料的低周疲劳寿命满足Coffin-Manson经验关系式,由此给出了焊料在室温下的低周疲劳参数.采用扫描电镜观测和分析了焊料在疲劳前后的组织特征.     

聚乙烯吡咯烷酮改进TiO2薄膜的可见光增强氧敏特性

室温下工作的半导体气敏材料是一个有吸引力的研究方向。本文以钛酸四丁酯和乙醇胺为主要原料,用溶胶-凝胶法在氧化铝陶瓷片上制备了一种TiO2气敏膜。在可见光照射下,这种气敏膜在室温附近就有明显的可见光增强氧敏性;通过不同溶胶体系的对比,溶胶中添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP),烧结后的TiO2膜光增强氧敏性最好,但在添加PVP的同时再添加柠檬酸,则光增强氧敏性下降;扫描电镜下观察,添加PVP的溶胶烧结后获得一种多孔结构的TiO2膜;而不加PVP,或添加PVP的同时再添加柠檬酸的溶胶烧结后获得的是一种连续,致密和有微裂纹的的TiO2膜。对上述PVP促进多孔结构形成的机理进行了分析,最后对半导体可见光增强气敏性的原理和气敏材料改进的方法进行了简要的讨论。     

Ag_3Sn粗化模型及其对Sn-Ag-Cu焊料蠕变的影响

本文用位错蠕变模型,描述了在电流作用下,无铅焊料Sn-Ag-Cu(SAC)中第二相粒子AgaSn的粗化过程及其对蠕变速率的影响.模型中焊料组织被简化为:β-Sn母相基体和在基体上弥散分布的Ag3Sn第二相粒子.基于Lifshitz-Wagner理论,得到了描述第二相粒子尺寸演化的关系式,式中包括稳态应变和电流作用引起的两部分粗化.     

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。