【摘要】：隨著電子元器件集成度的持續(xù)提高,基底焊盤形狀、釬焊互連所需錫量及分級封裝導致的熱失效問題日趨突出,Sn 58Bi預成型焊片憑借其精準的尺寸、較低的釬焊溫度及低孔洞率而廣受關注。目前,通過對Sn 58Bi合金的顯微組織和性能進行全面探究,尋求一種工藝流程簡潔、生產(chǎn)效率高的Sn 58Bi合金預成型焊片加工技術顯得十分急迫。本論文首先研究了空冷、水冷和激冷三種不同的凝固冷卻方式以及100oC時效200h兩種處理工藝對Sn 58Bi合金顯微組織及力學性能的影響;再采用10~-11 s~(-1)和10~(-4) s~(-1)兩個量級差別很大的單軸拉伸應變速率,研究了Sn 58Bi合金的塑性與變形條件的關系,進而得出應變速率敏感性對Sn 58Bi合金力學性能的影響。在此基礎上,通過研究壓延過程中均勻化退火溫度與時間、壓延溫度、壓延方向?qū)n 58Bi合金的影響,優(yōu)選出最佳工藝參數(shù)來制備所需預成型焊片。針對所得Sn 58Bi預成型焊片,選出最適宜使用的助焊劑,改變回流焊的峰值溫度、回流時間及焊片厚度,研究了上述工藝參數(shù)對Sn 58Bi焊點性能的影響。研究結果表明,Sn 58Bi合金的顯微組織隨著凝固過程冷卻速度的增加而逐漸細化,合金的延伸率有輕微上升。但在熱時效過程中,Sn 58Bi合金的延伸率逐漸降低,塑性變差。Sn 58Bi合金具有明顯的應變速率敏感性,與熱處理相比,應變速率的改變對合金的塑性影響更大,時效態(tài)Sn 58Bi合金延伸率在高低兩種應變速率下的變化幅度可達334.13%。均勻化退火能有效降低Sn 58Bi合金在熔鑄過程產(chǎn)生的成分偏析,在壓延過程中,室溫下的壓下量可達60%。隨著壓延溫度從室溫升高至75oC和100oC,再結晶軟化導致合金更容易承受大壓下量變形,可在壓下量達98%的變形條件下保持良好的成型質(zhì)量。隨著壓延道次的增加,合金的顯微組織沿壓延方向呈現(xiàn)一定方向性,因此需要通過改變壓延方向來制得具有較低硬度和回彈量的Sn 58Bi合金預成型焊片。使用改良后的助焊劑配合所得預成型焊片進行回流后,可以得到光亮、飽滿的焊點。通過增加峰值溫度及回流時間,均能在一定程度上增加合金的鋪展面積及界面金屬間化合物(IMC)層厚度,提高焊點可靠性。在相同的回流工藝下,焊片厚度從0.1 mm增加至1.0 mm時,焊點的剪切強度降低46.94%,接頭性能明顯惡化。
【圖文】：

第一章 緒論I/O 引腳數(shù)、更小的尺寸規(guī)格。與 SOP 同時期研發(fā)出的塑料有引線芯片載體（PLCC）封裝則因其呈 J 型的引腳而具有較好的引線強度、較小的封裝面積、良好的散熱能力[6]，是現(xiàn)今計算機主板的主要封裝形式之一[7]。隨著四側引腳扁平（QFP）封裝的出現(xiàn)，SMT工藝得到進一步發(fā)展。QFP 可應用于集成度較大、器件較密集的電路封裝中，QFP 的封裝形式如圖 1-2（c）所示，I/O 引腳沿四側分布。QFP 由于其引腳數(shù)目較多、間距較細，導致其可承受熱極限值較低[8]。為了解決 QFP 的這個問題，因而研發(fā)出焊盤陳列（LGA）封裝。LGA 無外置引腳，在器件底部設有焊盤陣列，與基板上的焊盤陣列相對應實現(xiàn)互連。LGA 比 QFP 封裝面積更小，具備更優(yōu)異的力學性能和散熱能力[9]。但 LGA 基板制作工藝復雜，成本極高。

為了解決上述問題，球柵陣列（BGA）封裝就在這種情況下產(chǎn)生了，如圖1-2（d）所示。BGA 與 LGA 類似，，都沒有傳統(tǒng)的金屬引腳作為傳輸線。但 BGA 底部是以一定的次序排布著錫球陣列，每一個錫球則是 BGA 的一個 I/O 引腳，極大地提高了器件的封裝設計靈活性。BGA 大大提升了芯片使用面積，使得芯片集成度得以進一步提升[10]，同時具有較為良好的抗高周疲勞可靠性[11]�，F(xiàn)今 BGA 已在高集成度、高性能、高精度的集成電路中，如：手機、手提電腦、無人機等產(chǎn)品的內(nèi)部電路中普及開來，且在生產(chǎn)使用中不斷改進完善[12]。伴隨著 BGA 發(fā)展起來的新型封裝技術是芯片尺寸封裝（CSP）。封裝中，芯片面積為封裝面積的 1.2 倍就可以稱為 CSP[13]。隨著電子信息技術的蓬勃發(fā)展
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG454;TN405

【參考文獻】

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1 張新平;尹立孟;于傳寶;;電子和光子封裝無鉛釬料的研究和應用進展[J];材料研究學報;2008年01期

本文編號：2628327