电子封装无铅焊点界面金属间化合物性能研究综述

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SnAgCu焊点界面金属间化合物的研究现状

SnAgCu焊点界面金属间化合物的研究现状

N/ u接头 回流 焊 时界 面 I iC MC的 变 化 为 例 , 说 明 界 来 面金属 间化合 物 的产生 及 生 长 过程 , 以及 在 时 效 、 热循 环 和热 冲击 过 程 中 的变 化 和 生 长 规 律 , 讨 论 由此 带 并 来 的可靠性 问题 。
1 回流 焊 中 I MC的产 生规 律 回流 焊过 程是形 成 金 属 间化 合 物 的初 始 阶 段 。在
随着 回流 时间和 回流 温 度 的增 加 , u溶 解 到 钎 料 中 的 C 量 也增 多 , uS 的厚度 也 随之增 加 。 C n
07 )20 82 ; 6年江苏省 “ 0 六大 人才 高峰 ” 助项 目(6一E一 资 O
润 湿铺 展时 , 与衬 底 反 应 形 成 一 层 界 面 金 属 间 化 合 会
物, 这层 金属 间化 合 物 的形 成 受 钎 焊 温 度 和 钎 焊 时 间
的控制 , 在后 期 服役 过 程 中 , 厚 度 会 随 时 间增 加 。许 其 多 研究 表 明 IJ界 面 上 的 金 属 间 化 合 物 是 影 响 焊 点 4,
和 封 装 时 的 电极 等 之 间 的 热膨 胀 系数 差 别 很 大 , 如果
乎都是 c nⅢ , 同时在钎料一侧的富 s 相中会有 us 3 但 J n
鲰 n产 生 。通 常 情 况 下 回 流 焊 后 可 以 看 到 一 层 s
c n 生长在靠 近钎料一侧 , us 呈连续 的扇贝形并最终
要 。 文 中 以 S A C / u S A C / iC S A C / u n g u C , n g u N/ u, n g u A /
随着人 们 逐 步 认 识 到 铅 对 人 体 及 环 境 造 成 的 危 害, 电子 产 品 “ 铅 化 ” 无 已是 大 势 所 趋 ,n g u系 合 金 SA C

QFN器件封装技术及焊点可靠性研究进展

QFN器件封装技术及焊点可靠性研究进展

QFN 器件封装技术及焊点可靠性研究进展随着电子设备的不断发展和更新,对器件的封装方式也提出了更高的要求。

传统的DIP(Dual in-line Package)和SOP(Small Outline Package)封装已经不能满足高密度、小体积的产品设计要求,QFN (Quad Flat No-leads)封装因其小尺寸、易于制造和高可靠性的特点受到了广泛的关注和应用。

本文将综述QFN 器件封装技术及其焊点可靠性研究进展。

一、QFN 封装技术的发展QFN 是一种新型的小封装器件,其与SOP 封装相比较,具有尺寸更小,耐机械应力和环境温度变化的能力更强,并且因其无引线封装技术,可以减少因引线老化、断裂导致的坏点率。

随着QFN 应用的不断推进,越来越多的生产厂家开始研究和开发QFN 封装技术。

目前基于QFN 封装技术已经发展出了多种类型,常用的有QFN、DFN、SON 封装。

QFN 封装结构特点QFN 封装结构示意图如下图所示:QFN 封装通常会有金属片和封装耳两个部分。

金属片是做为引子追踪结构,充当芯片和基板的连接。

封装耳的设计旨在增加由于温度差异及机械应力的变化而可能导致的应力释放功能。

同时,又因为QFN 封装表面积小,增加封装耳的数量没有大尺寸封装那么容易。

因此,在QFN 封装中,采用封装耳的技术,但是数量要限制,大约在周边6 个位置左右。

QFN 封装工艺步骤QFN 封装工艺主要包括芯片焊接、烤合、粘接和切割等步骤。

该流程包括如下工艺步骤:Step1:基板清洗基板的清洗是为了去除表面的污垢,确保焊接质量。

Step2:芯片焊接将芯片银浆点焊到基板下面,然后将芯片与基板烤合在一起。

Step3:烤合在热板上,加热芯片和基板,使之彼此结合。

Step4:粘接在芯片上部涂上粘接剂,将芯片贴到基板上。

Step5:切割采用拉丝式切割,即先在芯片上把一定深度的切缝拉开,再用剪刀或切割机进行切割。

以上这些步骤构成了QFN 器件封装过程中的主要流程,总体来说相比传统的SOP 封装方式而言,QFN 封装流程更加的严格,也更加复杂。

电子封装用低银含量无铅钎料的研究和应用进展

电子封装用低银含量无铅钎料的研究和应用进展
效 降低 了原料 成本 价格 ,是 替代 S — b合 金 ( 别是 nP 特 共 晶 和近共 晶钎 料 )作 为便携 式 电子产 品 封装 和波 峰 焊 的潜 在优 势钎料 ,并 已初 步应 用 于工业 生产 当中 。 本 文在 全 面 阐述 低银 含量 无铅 钎料 的最 新研究 和
长 最快 的一 部分 ,特 别是 手 机 、笔 记 本 电脑 、数码 相
机 和 摄 像 机 、MP 3播 放 器 等手 持 设 备 以及 便 携 式 电
子器 件 的 日益流 行 ,并且 持续 朝轻 薄微 小 型化 、设计 复 杂化 和多 功能 化方 向发 展 。这些 手持 和便 携 式 电子
产 品与 大 部分 传 统 电子器 件 相 比 ,其 更 新换 代 更 快 , 寿命 周期 更短 ,因此 ,由温度 循环 导致 的失 效 已不再
为代 表 的立法 强制 要求 ,以及公 众 对 自身健 康 与环境
保 护意识 的 日益提高 。在诸 多无 铅钎料 中 ,S — g C nA — u
证 明 比 S — b具 有 相 似 甚 至 更 好 的可 靠 性 .然 而 它 nP 们 的抗 跌 落/ 击 性 能则 相 对 较 差 ,这 主要 是 因为 其 冲
度 、近 共 晶成分 、优 良的润 湿性 能 和焊接 性 以及较 出
色 的循环疲 劳性 能而被 广泛接 受与应用 ] 。 然 而 ,近年 来 ,在绿 色 “ 无铅 化 ” 电子封 装不 断
属 间 化 合 物 ,在 长 期 热 时 效 服 役 过 程 中 还 会 出 现 K re d l空 洞这一缺 陷 ,降低焊点 与 电子产 品 的服 役 i n al k
用情况 .最后 ,对该钎料及其可靠性的发展 趋势进行 了分析和展 望。

电子封装互连无铅钎料及其界面问题研究

电子封装互连无铅钎料及其界面问题研究

电子封装互连无铅钎料及其界面问题研究1. 本文概述随着电子科技的飞速发展,电子封装互连技术在现代电子产品中发挥着至关重要的作用。

钎料作为实现电子器件之间以及器件与基板之间连接的关键材料,其性能直接影响到电子产品的质量和可靠性。

传统的钎料中往往含有铅元素,铅是一种有毒物质,对环境和人体健康造成了严重威胁。

研究和开发无铅钎料已成为电子封装领域的重要课题。

本文旨在探讨无铅钎料在电子封装互连中的应用及其界面问题。

我们将对无铅钎料的发展历程和现状进行概述,分析无铅钎料的主要类型和特点。

我们将深入探讨无铅钎料与电子器件、基板之间的界面问题,包括界面结构、界面反应、界面性能等方面。

本文还将对无铅钎料在电子封装中的可靠性进行评估,以便为实际应用提供指导。

2. 无铅钎料的基本性质无铅钎料是电子封装互连中的关键材料,随着环境保护法规的日益严格和对人类健康的关注,无铅钎料逐渐取代含铅钎料成为行业标准。

无铅钎料的基本性质主要包括以下几个方面:熔点:无铅钎料的熔点通常高于含铅钎料,这意味着在焊接过程中需要更高的温度。

熔点的提高可能会对电子组件的热敏感性造成挑战。

润湿性:润湿性是指钎料在固体基底上的铺展能力,它是评价钎料性能的重要指标。

无铅钎料的润湿性通常不如含铅钎料,这可能会影响焊接质量和可靠性。

机械性能:无铅钎料的机械性能,包括抗拉强度和延展性,通常较含铅钎料有所下降。

这要求在设计和制造过程中对材料选择和工艺参数进行优化。

热稳定性:无铅钎料需要具备良好的热稳定性,以保证在电子设备的使用过程中不会因温度变化而发生性能退化。

热稳定性的提高有助于延长产品的使用寿命。

化学稳定性:无铅钎料在使用过程中应不易发生化学变化,以避免导致焊接接头的腐蚀或断裂。

化学稳定性是确保电子封装长期可靠性的重要因素。

环境适应性:无铅钎料应具有良好的环境适应性,能够在不同的环境条件下保持性能稳定,包括湿度、温度变化和机械振动等。

3. 电子封装互连技术概述电子封装互连技术是电子工程领域中的一个关键环节,它涉及到芯片、元器件、电路板和系统之间的电气连接和物理固定。

微电子封装无铅焊点的可靠性研究进展及评述

微电子封装无铅焊点的可靠性研究进展及评述
产 品组 件微连 接焊 点可靠性 已成 为 电子封装 领域 中
的关键 问题之 一 。
子 电器产 品如家 电产 品 、 通信产 品 、 消费类 电子和 汽 车 电子等得 到 了广 泛 的应用 。电子封装 能够 为芯 片 和 P B等 电子 产 品组件提 供机 械连 接 、 C 电连接 和信
关键词 : 电子封装 ; 无铅 ; 焊点 可靠性
中图分 类号 : N 0 T 6 文献标 识码 : A 文章编 号 :0 1 3 7 ( 0 0 0 0 7 0 10 — 4 4 2 1 】2— 0 2— 5
P o r s n ve o a — r e S l e on l b l y r g e sa d Re iw n Le d—f e o d r J i tRei i t a i
锡铅 s n—P b焊料 由 于具 有 优 良的物 理 、 学 力
号传输 以实现产品的功能, 并且提供一个可靠的工 作 环境 , 产 品 能够 稳 定 地 工 作 … 。因 此 , 使 电子 封
装在微 电子工 业 中 占据着 十分重 要 的地 位 。 焊 接技术 被广泛应 用 于电子 制造工 艺 中以形 成 互 连 。焊 接是指 以焊料 连 接 两基 材 的 工 艺过 程 , 焊
和冶金性能以及较低的价格 , 一直是电子封装业 中 使 用最普 遍 的焊 接材料 。对 于锡铅 焊料 的制造工 艺
以及焊点 可靠性 等 问题 , 界 也 都具 有 长 期 丰富 的 业 经验 积累 。但是 , 众所周 知 , 是一 种对环 境和人体 铅
i p ca i . he set,n u n i c r o ed—f esle o trl bly t i e ait c ak g g T reap cs if e c gf t s n la n l n a o r o r i e ait,y c rl bly e d jn i i p a l i i pol n a f esle itei it ea ai r e brtde p a cl e i, re t rbe adl d— r d ro l bly vl t na l oa m ht a y ndt li od ro ms e e o j n r a i u o e a e i li a n d m nt t i u sadt d n yo a f ea drsac nsle itei it. e o sae s e n n e c nl d— r n erho dr on rl ly r s e e e e o j a i b Ke o d : l t ncpc aig L a re S le itei it yw r s Ee r i akg ;ed—f ;o r on rl bly co n e d j a i

常见无铅焊料合金性能介绍

常见无铅焊料合金性能介绍

常见无铅焊料合金性能介绍夏玉红(淮安信息职业技术学院江苏淮安223003)摘要:无铅焊料成为电子组装行业的主要焊接材料。

无铅焊料地发展过程中,各种各样的无铅焊料不断涌现,对于无铅焊料合金的组织结构特点和性能的了解就显的十分重要。

本文就对几种主要的无铅焊料合金的组织结构和性能进行分析介绍。

关键词:无铅焊料;金属间化合物;机械性能;润湿性由于ROHS指令和WEEE指令在欧洲会议获得批准,2006年7月开始欧洲将禁止含铅电子产品的销售,同时中国也开始进入了无铅化的时代,这都使无铅焊料成为了必然。

对于电子行业来说无铅焊料的选择成为了一个关键的问题。

为此,材料界进行了大量的研究工作,试图找出可以替代Sn-Pb焊料的无铅焊料。

现在各种系别组成的无铅焊料合金有很多种,其中主要有:Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Bi、Sn-Cu等二元合金以及在此基础上添加其他合金元素形成的三元、四元乃至五元合金。

下面就对现今主要的无铅焊料合金组织结构及性能进行介绍。

Sn-Ag系焊料作为锡铅替代品已在电子工业使用了多年。

典型的组成比例是Sn96.5-Ag3.5,其熔点为221℃。

这种焊料所形成的合金组织是由不含银的纯β-Sn和微细的Ag3Sn相组成的二元共晶组织。

添加Ag所形成的Ag3Sn因为晶粒细小,对改善机械性能有很大的贡献。

随着Ag含量的增加,其屈服强度和拉伸强度也相应增加。

从强度方面来说,添加1-2%以上的Ag就能与Sn-Pb共晶焊锡相同或者超过它。

添加3%以上的Ag,强度值显著比Sn-Pb共晶焊锡要高,但超过3.5%以后,拉伸强度相对降低。

这是因为除了微细的Ag3Sn结晶以外,还形成了最大可达数十微米的板状Ag3Sn初晶。

形成粗大的金属间化合物不仅使强度降低,而且对疲劳和冲击性能也有不良影响,因此对Ag的含量和金属界面的金属间化合物要进行认真的考究。

在Sn-Ag合金里添加Cu,能够在维持Sn-Ag合金良好性能的同时稍微降低熔点,而且添加Cu以后,能够减少所焊材料中铜的浸析。

Sn_Ag_Cu无铅焊料性能研究_徐建丽

Sn_Ag_Cu无铅焊料性能研究_徐建丽

- 10 -电子与第9卷第10期第9卷,第10期V ol . 9,No .10电子与封装ELECTRONICS & P ACKAGING总 第78期2009年10月Sn-Ag-Cu 无铅焊料性能研究徐建丽(淮安信息职业技术学院,淮安 223003)摘 要:环保和微电子器件高度集成化的发展驱动了高性能无铅焊料的研究和开发,Sn-Ag-Cu 系无铅焊料由于具有良好的焊接性能和使用性能,已逐渐成为一种通用电子无铅焊料。

文章通过实验的方法,研究了8种不同配比的Sn-Ag-Cu 焊料中银、铜含量对合金性能(包括熔点、润湿性和剪切强度)的影响,并对焊料的显微组织进行对比与分析,得出低银焊料的可靠性比高银焊料好,同时Sn-2.9Ag-1.2Cu 的合金具有较低的熔点且铺展性好,为确定综合性能最佳的该系焊料合金提供了依据。

关键词:Sn-Ag-Cu ;无铅焊料;润湿性;显微组织中图分类号:TM21 文献标识码:A 文章编号:1681-1070(2009)10-0010-04Research of Sn-Ag-Cu Lead-free SolderXU Jian-li(Dept.of Electrical Engineering , Huai ’an College of Information Technology , Huai ’an 223003,China )Abstract:The R&D of the lead-free solder of high performance has been pushed forward by the highly devel-oped environment conservation and integrated microelectronic devices. The electronics industry begins to focus upon the Sn-Ag-Cu system alloys as they have the advantages of good reliability and good solderability.This text studies the influence of the content of Ag and Cu to function of the Sn-Ag-Cu Solder and analysis the microstructure of the solder by experiment. It shows no advantages in terms of processing, reliability,or avail-ability for the high-silver alloys as compared to the low-silver alloys.And the Sn-2.9Ag-1.2Cu solder has the lower melting point and the better spreadability. It provides the basis for the best performance of the Sn-Ag-Cu Lead-free Solder.Key words:Sn-Ag-Cu; lead-free solder; wettability; microstructure封 装 、 组 装 与 测 试收稿日期:2008-07-031 引言在众多无铅焊料中选择哪个系的合金,在确定了合金系后选择哪个成分配比的合金作为锡铅焊料的替代品,仍然需要很多试验和应用的数据来证明。

电子封装无铅互连焊点的电迁移研究进展

电子封装无铅互连焊点的电迁移研究进展

电子封装无铅互连焊点的电迁移研究进展姜楠;张亮;熊明月;赵猛;何鹏【摘要】随着电子封装逐渐向小型化和多功能化发展,互连焊点中的电迁移问题备受关注.本文针对电子封装无铅互连焊点中出现的电迁移问题,先探究了电迁移的影响因素,其中包括电流密度、温度、焊点的成分和微观结构.其次,阐述了电迁移对无铅焊点的力学性能、界面组织、振动疲劳性能和断裂机制的影响.然后针对电迁移问题,介绍了通过添加合金元素和控制电流密度两个方面来提高焊点的抗电迁移失效的能力.最后,简述了该领域的研究发展方向,为进一步研究电迁移对无铅互连焊点的可靠性提供了理论基础.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2019(038)008【总页数】8页(P1-8)【关键词】互连焊点;电迁移;综述;界面组织;电流密度【作者】姜楠;张亮;熊明月;赵猛;何鹏【作者单位】江苏师范大学机电工程学院,江苏徐州 221116;江苏师范大学机电工程学院,江苏徐州 221116;哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;江苏师范大学机电工程学院,江苏徐州 221116;江苏师范大学机电工程学院,江苏徐州 221116;哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TG425随着电子产品向微型化和多功能化的方向转变,芯片上焊点的密度逐渐增大。

而焊点的间距和尺寸逐渐减小,导致焊点内的电流密度增加[1],电子封装互连焊点间的电迁移问题越来越严重,已经成为影响高密度互连封装技术发展的关键因素。

电迁移通常是指互连金属或者焊点在电流的作用下,离子或者原子随着电子迁移导致的成分偏析使得裂纹、空洞等材料结构发生的现象[2]。

而空洞的形成会增加扩散通道和空位形核位置,导致空洞进一步长大,从而贯穿整个焊点。

长期以来,锡铅合金因其具有良好的导电性、优良的机械性能、成本相对较低等一系列优点[3],已经成为电子封装领域中不可或缺的钎焊材料。

无铅焊料研究报告

无铅焊料研究报告

无铅焊料研究报告一、引言随着环境保护意识的提高,无铅焊料逐渐成为电子行业的主流选择。

与传统的含铅焊料相比,无铅焊料的优点在于环保、健康和性能优越。

本报告将对无铅焊料进行研究并进行详细分析。

二、无铅焊料的定义无铅焊料是一种不含铅成分的焊料,可以用于电子组装和其他焊接应用中。

它通常包含其他金属合金,如锡、银、铜等,以及一些添加剂来提高焊接性能和可靠性。

三、无铅焊料的环境优点1.减少有害物质释放:传统的含铅焊料在焊接过程中会释放大量有害的铅蒸汽和焊接烟尘,对工人和环境造成危害。

无铅焊料可以减少有害物质的释放,降低环境污染。

2.节约资源:传统的含铅焊料需要大量的铅资源,而铅是一种有限资源。

无铅焊料可以减少对铅的需求,节约资源成本。

四、无铅焊料的健康优点1.降低铅中毒风险:含铅焊料在长期使用过程中,工人可能会受到铅中毒的风险。

铅中毒对健康造成严重影响,甚至可能导致中枢神经系统的损伤。

使用无铅焊料可以有效降低铅中毒风险,保护工人的健康。

2.提高室内空气质量:传统的含铅焊料在焊接过程中会释放有害的铅蒸汽和烟尘,影响室内空气质量。

使用无铅焊料可以改善室内空气质量,保证工作环境的舒适和健康。

五、无铅焊料的性能优点1.良好的焊接性能:无铅焊料在焊接过程中具有良好的可湿润性和流动性,使焊接表面更均匀,提高焊接质量和可靠性。

2.减少焊接温度:无铅焊料可以在较低的焊接温度下完成焊接,减少热量对基板和元器件的影响,避免焊接变形和损坏。

六、无铅焊料的应用领域无铅焊料广泛应用于电子行业的各个领域,包括电子组装、电子焊接、电子维修等。

在现代电子产品中,大多数电子设备都选择使用无铅焊料。

七、无铅焊料的研究进展1.新型合金研发:研究人员正在不断开发新型无铅焊料合金,以改善焊接性能和可靠性。

2.焊接工艺优化:研究人员还在研究如何优化无铅焊料的焊接工艺,使其更适合不同类型的焊接需求。

八、结论无铅焊料作为一种环保、健康和性能优越的焊料,在电子行业中得到广泛应用。

哈尔滨工业大学硕士毕业论文模板

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摘要电子组装业有铅钎料禁用期限日益临近。

行业内包括材料、设备、生产等各环节的厂商都在加快无铅制程导入的步伐。

无铅化过程中,表面组装的焊接工艺至为重要,而随着熔点较高的新型钎料陆续应用,焊接过程的冷却速率也逐渐成为被关注点。

无铅钎料熔点较Sn-Pb共晶提高30-40℃,焊接温度相应提高。

炉温的提高对元件和电路板构成挑战,焊接出炉温度也相应提高,钎料液相线上时间相对延长。

较快的冷速可以控制出炉温度,从而一定程度的控制焊点内部组织以及界面化合物的厚度,提高焊点质量。

本文基于实际的回流焊生产工艺,研究冷却速率对无铅焊点质量的影响。

主要研究两种无铅焊膏在不同冷速下焊点微观组织和力学性能的变化。

实测冷速在-4℃/S ~-6.5℃/S之间时形成的无铅焊点具有以下特点:微观组织细化,金属间化合物Ag3Sn和Cu6Sn5呈细颗粒状在钎料中弥散分布,使焊点断裂为韧窝断裂模式,可以起到类似复合材料的原位增强作用。

在钎料和Cu盘的界面,化合物厚度较小,且呈大波浪形态,容易缓解应力集中的问题,焊点的力学拉脱载荷最大;当冷速小于-1.5℃/S时,组织粗化。

内部Ag3Sn粗大而尖锐,界面的Cu6Sn5呈冰凌状,且厚度较大。

焊点在推剪时这成为裂纹萌生点,焊点的力学拉脱载荷最小。

关键词回流焊;冷却速率;拉脱载荷;推剪;焊点质量;AbstractThe legislation to ban the use of Pb-based solders will become effective im-mediately, which provide a driving force for enterprises to accelerate Pb-free process. It’s found that reflow soldring plays an important role in Surface Mount-ing Technology ,moreover, cooling rate in reflow soldering profile is getting more and more attention after the use of high-melting-point solders.The melting point of Pb-free solders is 30℃~40℃higher than Sn-Pb eutectic solder. The increase of temperature in reflower becomes a challenge of Print Circuit Board (PCB) and components. As a result, the Time Above Liquid (TAL) of solder joints becomes longer, therefore, fast cooling in reflow soldering is used for controlling the PCBA temperature , improving the microstructure of joints and decreasing the thickness of intermetallic compound , consequently, high quality products can be obtained.How cooling rate affects the quality of soldering joints in lead-free process was studied in this paper. The experiments were based on practical industrial production and it focused on the effect of cooling rate on microstructure and mechanical properties.When cooled at 4~6℃/S, the microstructure of joints were refined, the IMC of Ag3Sn and Cu6Sn5 phases disperse in eutectic network in joints which present spherical particles. The fracture of these joints after tensile failure presents dimple mode. Furthermore, the thickness of IMC was thin and it present gentle incline morphology. ItKeywords Rflow Soldring;Cooling Rate;Pulll;Push;目录摘要......................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................ II 第1章绪论 . (5)1.1 课题背景 (5)1.2 研究现状 (6)1.2.1 电子组装工艺 (6)1.2.2 无铅回流焊工艺 (7)1.2.3 无铅回流焊中冷却速率研究现状 (9)1.3 本文主要研究内容 (14)第2章不同冷速的无铅焊接工艺实验 (16)2.1 引言 (16)2.2 试验条件 (16)2.2.1 试验材料 (16)2.2.2 试验设备 (18)2.3 温度曲线调试 (20)2.4 焊接试验结果 (23)2.5 本章小结 (24)第3章冷速对无铅焊点微观组织的影响 (26)3.1 引言 (26)3.2 无铅焊点微观组织 (26)3.3 冷速对焊点内部组织的影响 (29)3.4 冷速对焊点界面组织的影响 (33)3.5 不同冷速对时效过程界面IMC生长的影响 (36)3.6 本章小结 (38)第4章冷速对无铅焊点力学行为的影响 (40)4.1 引言 (40)4.2 冷速对无铅焊点力学性能的影响 (40)4.2.1 力学测试仪器 (40)4.2.2 QFP焊点的力学测试 (41)4.3 冷速对无铅焊点断裂行为的影响 (44)4.3.1 QFP焊点拉脱断裂模式 (44)4.3.2 QFP焊点的断口特征 (47)4.3.3 片式电阻焊点推剪的断口特征 (47)4.4 本章小结 (49)第5章无铅回流炉的冷却模块 (50)5.1 引言 (50)5.2 回流炉结构 (50)5.3 本章小节 (52)结论 (53)参考文献 (54)附录 (55)攻读学位期间发表的学术论文 (56)致谢 (57)索引 (58)个人简历 (59)第1章绪论1.1课题背景欧盟的WEEE和RoHS两指令规定从2006年7月1日起全面实现无铅化电子组装。

电子组装用SnAgCu系无铅钎料的研究进展

电子组装用SnAgCu系无铅钎料的研究进展
方 向。 关 键 词 :无 铅 钎 料 ; S n Ag C u系 ; 可靠性 ; 评 述
d o i :1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 1 — 4 3 8 1 . 2 0 1 3 . 0 9 . 0 1 8
中图 分 类 号 : T G4 5 4
文献 标 识 码 : A
e ut e c t i c Sn Pb s ol d e r . Th e mi c r o s t r u c t ur e s a n d pr o pe r t i e s of S nAgCu a l l o y c a n be s i gn i f i c a nt l y i m— pr o ve d wi t h t he a d di t i o n of a l l o y i ng e l e me nt s a nd n a n op a r t i c l e s . The r e f o r e, t he r e l i a bi l i t y of s o l de r
摘要: S n A g C u钎 料 广 泛 应 用 在 电 子 组 装 领 域 , 被 认 为是 传 统 S n P b钎 料 的 最 佳 替 代 品 。但 与 S n 6 3 P b 3 7钎 料 相 比 , S n Ag C u钎 料 抗 氧 化 能 力 差 , 钎 料 内部 及 焊 点界 面存 在 脆 性 金 属 间化 合 物 块 及 服役 期 间 焊 点抗 蠕 变 、 疲 劳 性 能 较 低 。添 加 合 金元 素 和 纳 米 颗 粒 可 以显 著 改善 S n Ag C u 钎料 的组织和性 能, 提 高 焊 点 可 靠 性 。这 对 发 展 新 型 高 性 能 无 铅 钎 料 是

Sn_Zn系无铅焊料合金的可靠性研究进展(1)

Sn_Zn系无铅焊料合金的可靠性研究进展(1)

另外, 回流焊工艺还影响 IMCs 的形貌。研究表 明[ 10] , 随着回流焊温度的升高, Sn 9Zn 和 Cu 基板反
应生成的板状富 Zn 相增多, Cu Zn 层增厚, 而 Sn Pb
及 Sn A g Cu 和 Cu 基材主要生成 Cu6 Sn5 IMC 层。随
着回流焊时间的增加, Sn 9Zn, Sn Ag Cu, Sn P b IMCs
2 Sn Zn 系无铅焊料的主要失效模式
无铅焊点的可靠度目前尚无法与 SnPb 相比, 特别是在机械冲击或时效过程中, 非常容易引起焊 点的提早破坏[ 2] , 脆化的机理会因为焊接表面镀层 的不同而有所差异, 但不论是何种表面处理, 似乎都 不能避免焊点脆化的发生, 因此对于工作环境温度 较高, 或是经常受机械冲击的无铅产品而言, 测评焊 点的可靠度是不容忽视的重要环节[ 3] 。
增加不明显; 而 Sn 8Zn 3Bi/ Cu, 由于 Bi 抑制了富 Zn
相的形成, 加速了 Zn 向 Cu 表面的扩散, 所以形成更
多的 Cu Zn IM C, 厚度也明显增加。 近来有许多报告指出, SnAgCu 无铅焊料与 Cu
基板的接点在时效时, 会发生焊点强度急速弱化现 象[ 3] , Chiu 等人[ 11] 已经发现在时效过程中, 克肯多微 孔( Kirkendall V oid) 会在 Cu6Sn5/ Cu 界面上生成, 并 影响焊点的强度, 如下图 3 所示。SnZn 系焊料虽然 在反应初期与 Cu 主要形成 CuZn IMCs, 但是随着时 效时间的增加, 界面会形成 Cu6Sn5 化合物, 并且由于 Zn 扩散到铜基体的速率高于 Sn 扩散到界面的速率, 因此在 IMCs 形成过程中, 界面上就会开始有微孔出 现。

Sn-Ag-Cu无铅钎料的性能研究

Sn-Ag-Cu无铅钎料的性能研究

Sn-Ag-Cu无铅钎料的性能研究林奎;苏琦;韩永典【摘要】用粉末冶金的方法合成了Sn-Ag-Cu钎料,并测试了钎料的显微组织、力学性能(纳米压痕试验)和焊点处的界面反应.试验结果表明:钎料中的金属间化合物在基体中均匀分布;Sn-Ag-Cu钎料表现出了明显的金属材料纳米压痕特性,即明显的永久变形和不明显的弹性回复.焊点处的金属间化合物层(IMC层)随时效时间的增加持续增加.【期刊名称】《实验室科学》【年(卷),期】2012(015)002【总页数】5页(P85-89)【关键词】SnAgCu合金;显微组织;纳米压痕;界面反应【作者】林奎;苏琦;韩永典【作者单位】天津大学分析测试中心,天津300072;中国石油天然气股份有限公司管道锦州输油气分公司,辽宁锦州,121001;天津大学材料科学与工程学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TG454早在2000多年以前,锡铅 (Sn-Pb)钎料就被用于金属连接中[1]。

目前钎料在电子器件和电路的封装与互联中起着不可或缺的作用。

含铅钎料特别是共晶及近共晶的Sn-Pb合金已经被广泛地应用于现代电子电路的装配中[2]。

在这些装配件中,钎料的电性能、机械性能及热性能显得尤其重要。

Sn-Pb二元体系共晶熔点温度为183°C,这使得大部分基板材料和器件都能承受这样的回流温度。

Sn-Pb钎料及合金有诸多优点,例如相对较低的熔点温度,较高的韧性及在铜(Cu)和其它合金上优良的润湿性。

但是,近些年以来,由于Pb的毒性,越来越多的国家和地区开始着手通过立法来禁止Pb的使用。

基于上述世界范围内的立法要求,为电子产品开发相应的无铅钎料已势在必行。

对于绝大多数的无铅钎料来说,主要的构成元素是锡 (Sn),而潜在的铅(Pb)的替代元素主要有:银(Ag)、锑 (Sb)、锌 (Zn)、铜 (Cu)、铋 (Bi)、铟 (In) 和金 (Au)。

到目前为止,大量的二元系列 (Sn-Ag,Sn-Cu,Sn-Sb,Sn-In 等) 和三元系列(Sn-Ag-Cu,Sn-Bi-In,Sn-Bi-Cu,Sn-Bi-Ag) 的无铅合金相继被开发出来,其中Sn-Ag-Cu系列的合金被认为最有希望替代 Sn-Pb 合金[3-8]。

无铅焊料研究报告综述

无铅焊料研究报告综述

2.5 焊料特性
Sn-Bi系
Sn-Bi系焊料合金的场 变性和拉伸强度明显的 高于Sn-Pb共晶焊料。 主要是Bi元素的结晶构 造是菱面体晶格,延展 性不好。但是该焊料合 金的固液相共存的区域 大,焊接时容易出现凝 固偏析,使耐热性劣化。 在工艺上应采用快速冷 却以减小偏析。
2.5 焊料特性
Sn-Zn系
2.4种类
Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Bi、Sn-In、Sn-Cu等
2.5 焊料特性
Sn-Ag系
Sn-Ag系焊料作为高熔点焊料已被实用化了。Sn-Ag系合金具有良好 的金属特性,其力学性能、可焊性、热疲劳可靠性良好;此外,由于Ag 的抗氧化性能好,从而使用 Sn-Ag系焊料无须气体保护,它被认为是有 力的替代焊料之一。 Sn-Ag系无铅焊料合金目前存在的最大问题是,如用于替代Sn-Pb共 晶焊料,熔点偏高。如Sn-3.5Ag共晶的熔点是221oC,为降低熔点,通 常是添加微量的 Bi,In,Cu和Zn等元素。但总体上看,Sn-Ag系无铅焊 料合金具有热疲劳性能优良、结合强度高、熔融温度范围小、蠕变特性 好、熔点比较高、价格高等特点。
2.6 无铅焊接技术应用的影响因素
3.助焊剂 开发新型的氧化还原能力强和润湿性更好的助焊剂,以满足无铅焊料的 要求。助焊剂要与焊接预热温度和焊接温度相匹配,而且要满足环保的要 求。迄今为止,实际测试证明免清洗助焊剂用于无铅焊料焊接效果更好。 4.模板 无铅工艺对模板的开口尺寸和模板的厚度提出了新的要求,模板开口 尺寸的更改主要还是依据实际生产的基板焊接情况而定。例如QFP/BGA 等细间距引脚的元件要求在不引起桥连的情况下尽量加大模板开口,以 增加焊膏量提高焊接质量;由于无铅焊膏的比重相对有铅焊膏要小,助 焊剂含量较多,无铅焊接特性等形成了无铅焊膏在焊接时要求锡膏量要 比有铅的要多,所以在生产无铅产品时模板厚度应相应增加一点。

无铅微电子封装互连焊点中的尺寸效应研究

无铅微电子封装互连焊点中的尺寸效应研究
云 , 立孟 , 尹 位松 , 章亮 : 许 无铅微 电子封 装 互连焊 点 中的尺 寸效应研 究
着 重要 影 响 , 表现 出明显 的尺 寸效 应 。本 文 主要 从
上述 两个 方 面进行 深入 分析 与讨论 。
1 微 焊 点 界 面 反应 与 组 织 演化 的尺 寸效 应
已经知 道 , 点钎 料 在再 流 焊 ( 熔 ) 的界 面 焊 重 时
C l i er, S )对焊 点 的体积 尺寸效 应进 行 了研 ao m t D C r y 究. 出I 指 MC层 将 随 S n层 厚度 ( 当于焊点 体积/ 相 大
至 全部 消 耗于 凸点 下金 属化 层 ( n e u p U d rB m
出现 上述结 果 的主要原 因在 于 : 在 回流焊 时 , ①
熔 融 的钎料 首 先 与 U M 反 应 生成 一 层 I B MC ( 应 反 机 制 ) 之后 的反应 过 程 中 , 已形 成 的 I 。 在 MC界 面上 形 核所需 的能 量相 比重新 自然 形核所需 的能量要 小
第 l 3卷 第 6期
重 庆科 技学 院学报 ( 自然 科学 版 )
21年 l 01 2月
无铅微 电子封装 互连焊点 中的尺寸效应研 究
李 望 云 尹 立 孟 位 松 许 章 亮
( 庆科技 学 院 ,重庆 4 13 ) 重 0 3 1

要 : 微 焊 点 的 界 面 反应 与组 织 演 化 , 从 以及 微 焊 点 的 力 学 行 为 与性 能 等方 面 , 阐述 无 铅 微 互 连焊 点 尺 寸 效 应 研
/ ) 减 / 而 增 加 J的 、 J 、
反 应 及 随 后 界 面 金 属 间 化 合 物 (neme lc Itr t l ai C m o n s I )的生 长和演 化对 互连 焊 点 的可 靠 o p u d,MC 性将 会产 生非 常重要 的影响 。随着 电子封 装 中互 连 焊 点几 何 尺 寸 的缩小 , 小 焊 点 内所 含 的合 金元 素 微 绝 对量 随之减 少 , 些微 量 合 金元 素 可 能被 部分 甚 一

多场耦合条件下SnAgCu-Cu无铅焊点界面化合物生长行为研究

多场耦合条件下SnAgCu-Cu无铅焊点界面化合物生长行为研究

多场耦合条件下SnAgCu-Cu无铅焊点界面化合物生长行为研究多场耦合条件下SnAgCu/Cu无铅焊点界面化合物生长行为研究摘要:随着电子技术的快速发展,无铅焊接技术在电子制造业中得到了广泛应用。

然而,焊点界面化合物(IMC)的形成对焊接接头的可靠性具有重要影响。

本研究旨在探究多场耦合条件下SnAgCu/Cu无铅焊点界面化合物生长行为。

实验结果表明,在多场耦合条件下,SnAgCu焊点界面化合物的生长速率显著增加。

多场耦合条件包括电流模式,热曲线和力学应力。

首先,电流模式对IMC的生长具有重要影响。

在过大的电流下,IMC生长速率增加,但是过大的电流也会导致IMC中的缺陷增加。

其次,热曲线也对IMC生长起到重要作用。

在温度上升的过程中,IMC的生长速率变大。

然而,温度过高会导致焊点内部晶体结构破坏,从而降低了焊点的可靠性。

最后,力学应力对IMC生长也具有一定影响。

适当的力学应力可以促进IMC的形成和生长,而过大的力学应力可能导致IMC剥离或裂纹的产生。

本文还研究了IMC成分的变化规律。

实验结果显示,随着多场耦合条件下焊点IMC的形成,焊点IMC主要由Cu6Sn5和Cu3Sn组成。

SnAgCu/Cu无铅焊点界面化合物的形成过程主要包括表面扩散、晶体生长和重整。

此外,不同条件下IMC的形貌也发生了明显变化。

在低电流下,IMC形成较少,且形貌相对均匀。

而在高电流和高温下,IMC形成更快,但形貌会呈现出不均匀和非致密的特点。

总结而言,多场耦合条件对SnAgCu/Cu无铅焊点界面化合物的形成和生长行为具有重要影响。

对于焊接接头的可靠性,我们需要在合适的电流、温度和力学应力条件下进行焊接,以保证焊点IMC的形成和生长处于适当状态。

关键词:无铅焊接、焊点界面化合物、多场耦合条件、电流模式、热曲线、力学应综上所述,本研究发现多场耦合条件对SnAgCu/Cu无铅焊点界面化合物的形成和生长有重要影响。

热曲线和力学应力对IMC的生长速率起到关键作用,适当的温度和力学应力能促进IMC的形成和生长,但过高的温度和力学应力可能导致焊点的可靠性降低。

电子封装中热界面材料的性能研究

电子封装中热界面材料的性能研究

电子封装中热界面材料的性能研究哎呀,要说这电子封装中的热界面材料的性能研究,那可真是个有意思的话题。

我先给您讲讲我之前碰到的一件小事儿。

有一回,我去一个电子厂参观,正好赶上他们在处理一批电子封装的产品。

那场面,各种设备嗡嗡响,工人们忙得不可开交。

我就好奇地凑近去看,发现他们对热界面材料的选择和应用特别谨慎。

咱先来说说热界面材料是啥。

简单来讲,它就像是电子设备里的“导热小能手”。

在电子封装中,各种芯片啊、元器件啊,工作起来都会发热,如果热量散不出去,那可就麻烦啦,性能下降、寿命缩短,甚至直接坏掉。

所以热界面材料就得挺身而出,把热量快速传导出去。

这热界面材料的性能那可是有好多方面要研究的。

比如说导热系数,这可是个关键指标。

导热系数越高,意味着热量传递得就越快。

就像高速公路,路越宽越平坦,车跑得就越顺畅。

要是导热系数低,那热量就像被堵在路上的车,半天动不了,电子设备就得“发烧”啦。

还有热阻,它就像是路上的“关卡”。

热阻越大,热量通过就越困难。

想象一下,本来热量能快速跑过去,结果遇到个高高的关卡,得费好大劲才能过去,那能不耽误事儿嘛。

热界面材料的稳定性也特别重要。

有的材料刚开始用的时候性能挺好,可时间一长,就像人累了似的,性能下降得厉害。

比如说在高温高湿的环境下,有的材料可能会变形、老化,导热性能大打折扣。

另外,界面的接触热阻也不能忽视。

就算材料本身导热性能好,可如果和电子元件的接触面不贴合,有空隙,那热量传递也会受到影响。

这就好比接力赛,交接棒的时候没接好,速度肯定就慢下来了。

在实际应用中,不同的电子设备对热界面材料的性能要求也不一样。

像手机这种小巧精密的设备,就需要轻薄、导热性能好的材料;而大型的服务器,可能更注重材料的稳定性和长期可靠性。

研究热界面材料的性能,可不是在实验室里随便测测数据就行。

得考虑实际的使用场景,各种复杂的环境因素。

比如说,电脑在运行大型游戏的时候,产生的热量可比平时多得多,这时候热界面材料能不能经受住考验?还有,在一些极端环境下,比如高温的沙漠或者寒冷的极地,电子设备还能正常工作吗?这都得靠热界面材料的出色性能来保障。

引线键合焊点金属间化合物的学习研究

引线键合焊点金属间化合物的学习研究

引线键合焊点金属间化合物的学习研究摘要:随着电子封装技术的不断发展,键合过程中焊点金属间生成的界面金属间化合物(intermetallic compound简称IMC)对焊点的可靠性产生了不可忽视的影响。

焊点间IMC生长的快慢,影响着产品的可靠性与寿命。

因此研究IMC的生长规律和如何降低界面IMC的生长速度就显得非常必要。

本文对不同焊线材质进行老化试验后的IMC情况进行学习研究。

关键词金属间化合物;柯肯达尔效应;空洞引言Au引线和Cu引线作为引线键合工艺中最常用的材料,各有其优缺点,下面主要对铜线及不同成分的金线(2N和4N)在采用热压超声键合的方法,分别实现Au引线和Cu引线键合到金属化焊盘,对比考察两种材料键合在老化过程中的焊点间IMC的演变情况进行学习研究。

一、主要引线键合材料表现1.1铜线铜线主要是由于铜线的成本较低,且在其他方面也有不错的表现,因此受到很大的关注并取得了很大的发展;但是焊线设备需要形成一种气体环境来防止铜在空气中形成金属球的时候被氧化。

另外,铜线焊接的主要问题在于焊接能力,铜比金和铝的硬度大,键合时需要更大的超声能量和键合压力,因此容易对硅芯片造成损伤甚至是破坏,导致了在键合点容易发生裂痕[1]。

经过研究,铜线键合在T0没有发现IMC,IMC随老化时间的增加而增长,在老化16天以后也没有出现明显的柯肯达尔效应或裂纹[2],且所有键合的铜球都很平整,没有过度键合的现象。

42天之后,仅生成约1um厚度的IMC,也没有明显的柯肯达尔效应,IMC生长较为温和。

2.1金线金丝具有耐腐蚀、韧性好等优点,广泛应用于集成电路,使用在球形焊接上的金线多是99.99%纯度的,这个通常指4N金线。

为了满足一些特殊要求,有时候也使用合金线(99%或者更低的纯度)。

研究表明某一些掺杂物(金线里的其他物质)能降低金和铝的界面层扩散生长的速度,且掺杂金线比4N金线具有更好的机械性能。

同样对于金线键合到铝金属化焊盘,由于Au和Al两种元素的扩散速率不同,同样导致界面处形成柯肯达尔空洞以及裂纹,降低了焊点力学性能和电学性能。

铜、银基体无铅焊料界面金属间化合物形成机制与力学行为研究

铜、银基体无铅焊料界面金属间化合物形成机制与力学行为研究

铜、银基体无铅焊料界面金属间化合物形成机制与力
学行为研究
铜和银基体无铅焊料在接触界面处会发生金属间化合物的形成。

这种金属间化合物的形成机制和力学行为是连接接点的关键因素之一,影响着焊点的可靠性和稳定性。

以下是对铜和银基体无铅焊料界面金属间化合物形成机制和力学行为的一般研究方向:
1.形成机制:
o扩散反应:在高温下,铜基体中的铜原子会扩散到银基体中,铜和银原子之间发生化学反应。

o互扩散:铜和银原子在界面处发生互相扩散,形成金属间化合物。

o化学反应:铜和银原子发生化学反应,形成金属间化合物。

2.金属间化合物的力学行为:
o力学性质:金属间化合物的硬度、弯曲强度和抗剪强度等是研究的重点。

o界面层力学行为:焊点的应力分布和界面的位错运动对金属间化合物的力学性能有重要影响。

o破坏机制:研究焊点在拉伸、剪切等载荷下的破坏机制,如断裂模式、裂纹扩展等。

3.微观结构和组织:
o金属间化合物的相组成和晶体结构等微观结构特征对其力学性质起着重要作用。

o金属间化合物的晶粒生长和相变行为:研究金属间化合物晶粒生长的动力学和相变的影响。

研究铜和银基体无铅焊料界面金属间化合物形成机制和力学行为的目的是为了更好地理解其性能和可靠性,并为相关应用提供指导和改进方向。

这方面的研究通常涉及材料科学、物理学和工程学等领域,需要运用实验测试、数值模拟和理论分析等方法进行综合研究。

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路 径 及模 式产 生 很 大 的影 响 。 H. T. L e e等 研 究 了 I MC对 焊 点 断 裂路 径 的影 响 , 并指出, 当 I MC厚 度 < 1 i f e时 , r 断裂路径沿钎 料扩 展, 当 I MC厚 度 < 1 0 m 时, 断裂路 径 为 钎 料 与 I MC界 面 , 韧窝断裂。当 I MC
程 中起 到 重要 的作 用 , 它是封 装焊 点 可 靠连 接 的标 志 。
然而, 由于 I MC硬 脆 的 固有 属 性 , 过厚的 I MC层 使 连
接 可 靠性 变差 。 因此 , 研究 I MC 的性 能有 着 重要 的意
义 。介 绍 了测 定 I MC性 能 的 常 用 方 法 , 总结 了 I MC 的 主要 性 能 , 包括硬 度 、 弹 性模 量 , 屈 服 强 度 及 热 膨 胀
朱永 鑫 等 : 电子 封 装 无 铅 焊 点 界 面 金 属 间 化 合 物 性 能 研 究 综 述
电子 封 装 无 铅 焊 点 界 面 金 属 间化 合 物 性 能研 究 综 述
朱永鑫 , 李 晓延 , 肖 慧
( 北 京 工业 大学 材 料科 学与 工程 学 院 , 北京 1 0 0 1 2 4 ) 摘 要 : 金 属 间化 合 物 ( I MC ) 在 电 子 封 装 连 接 的 过
过程 中, 由于 功率循 环 或外 界环 境 的变化 , 会 导 致 温度
改 变 。界 面 I MC层在 温度 的作 用 下 , 会 逐 渐 增 厚 ,
且 封 装结 构各 部 分 热 膨胀 系 数不 匹配 会 产 生 热 应 力 , 使 连 接可 靠性 变差 。因 此 , I MC层 的存 在 对 焊 点破 坏
系数 等 。
微 米左 右 , 用传 统 的实 验 方 法很 难 测 定 其 性 能 。纳 米
压 痕 实验方 法是 在 布 氏和维 氏硬度 方法 的 基础 上发 展
的新 的力学 性 能测试 方法 。特 别对 于薄 膜及 涂 层等 具
有 微观 尺 寸 的 对 象 具 有 很 好 的 适 应 性 。因 此 在 测 定 I MC层 弹性模 量 及 硬度 方 面 多采 用 该 种 方 法 。此 外 ,
性变 形 。在卸 载 的过程 中 , 弹性 变形会 得 到恢 复 , 压 痕 会 出现 回弹 。相应 的压 痕截 面与 加载一 位 移 曲线 如 图 1
和 2所 示 E l 6 ] 。
Sur f ac e pr of il e
a er I oad r em ov al
到一 定程 度 造 成 的 , 而损伤是基体、 I MC层 及 钎 料 相 互 作 用下逐 渐 累积 的 。因此 研究 I MC层本 身 的性 能 , 对 进 一步 了解 焊点失 效 的机制 具有 重要 的意 义 。
通 常情 况 下 , I MC层 的 厚 度一 般 在 几 微 米及 几 十
文献标 识码 : A
性 能
关键 词 : 金属材料; 电子 封 装 ; 综述 ; 金 属 间化 合 物 ;
中 图分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类号 : TG 4 2 5 . 1
对采 用 数值模 拟 的方 法也 进行 了研 究_ 1 。 。本 文 主要
介 绍纳 米 压 痕 方 法 的 相 关 原 理 , 总结 了常见 I MC 如 C u 6 S n 5 , C u 3 S n , Ni 3 S n 4 等 的力学 性能 。
金 属 的不 同 , 生 成具 有 一 定 厚 度 的金 属 间 化 合 物 。它
是 焊 点可 靠连 接 的一 个 标 志 。然 而 , 在 封 装 结 构 服 役
纳米 压痕 实 验方 法 与 传 统 的压 痕 方 法 不 同 , 它 是 在纳 米 尺度上 进 行 , 所 测 结 果 与 传统 的方 法 会 有 一 定 的差 别 。当压 头 压 入 待测 样 品表 面 后 , 随着 载 荷 的 增 加, 压痕 深度 逐渐 增加 , 这 一过程 伴 随着 弹性 变形 和 塑
文章 编 号 : 1 0 0 1 — 9 7 3 1 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 4 5 7 — 0 6
1 引 言
随着 电子 工业 的发 展 , 封 装 形 式 逐 渐 向 细 间距 高 密度 方 向发展 。 由于铅 对 环 境 的污 染 , 封 装 材 料 也 基 本 上 完成 了由原 来 的含 钎 钎 料 向无 铅 钎 料 的转 变【 1 ] 。 焊 点 在封 装 中既起 到机 械 支撑作 用 又起 到 电气 连 接作 用, 一 个 焊点 的 失 效 可 能导 致 整 个 元 器 件 的失 效 。当 钎 料 与镀 层金 属接 触 时 , 发 生界 面反 应 , 随钎 料 及 镀层
2 I M C性 能 测 试 方 法
现有的 I M C 性 能 测 试 方 法 可 分 为 实 验 的 方 法 及
采用 数值 模 拟 的方法 。其 中实验 的方 法 以纳 米压 痕 方
法 为主 ; 模拟 的方 法 主要包 括第 一性 原理 、 分 子 动力 模
拟及 反 推法 _ l 。 2 . 1 纳 米 压 痕 方 法 测 试 原 理
厚度 > 1 O I n时, 断 裂路径 沿 I MC 扩 展 , 解 理 断裂 。 K. J . L a u等 研 究 了 9 7 S n 3 C u焊点 剪 切 破 坏情 况 , 发
现 裂 纹在 钎料 与 C u S 5层 处 萌 生 , 在 剪 切 开 始 阶段 ,
裂 纹 沿与 载荷 4 5 。 方 向扩 展 , 接着 主裂 纹 即沿着 界 面与 I MC平 行 的方 向扩 展 。另 有 学 者 指 出 , 当 应 变 速率 较 低时 , 由于钎 料体 较 软 , 有 足 够 的时 间 发 生 塑 性 变 形 , 失 效 主要 发生 在 钎 料 体 内。 当应 变 速 率 较 高 时 , 如 机
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