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Sn-58Bi-Ag焊點(diǎn)服役組織演化及可靠性研究

發(fā)布時(shí)間:2021-03-21 21:09
  隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展,便攜式電子設(shè)備的市場需求大大增加。為降低生產(chǎn)成本,減少元器件在封裝焊接時(shí)的損傷,迫切需要在通信電子設(shè)備的生產(chǎn)中推廣和使用低溫焊料。錫鉍共晶合金價(jià)格低廉,熔點(diǎn)較低,具備較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗蠕變能力,是低溫釬焊的理想選擇。但是,錫鉍合金在使用過程中會(huì)出現(xiàn)富鉍相的粗化,導(dǎo)致焊點(diǎn)脆性增大。銀元素的加入可以在一定程度上改善這一缺點(diǎn)。因此,Sn-58Bi-Ag焊料合金被作為最具備推廣使用潛力的低溫焊料受到了學(xué)界和業(yè)界的高度重視。為了定量地表征Sn-58Bi-Ag在服役過程中的微觀組織演化并分析其可靠性,針對(duì)電子設(shè)備常見的使用場景,我們?cè)O(shè)計(jì)了 Sn-58Bi-Ag焊點(diǎn)的溫度循環(huán)實(shí)驗(yàn)、老化時(shí)效實(shí)驗(yàn)以及純Sn焊點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)效試驗(yàn),通過系統(tǒng)研究取得的主要成果如下:Sn-58Bi-Ag焊點(diǎn)的溫度循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:焊點(diǎn)的回流微觀組織由界面IMC、不規(guī)則片層狀富鉍相、富錫相以及富錫相內(nèi)部析出的短針狀與橢球狀的細(xì)碎富鉍相構(gòu)成。界面處IMC的厚度以及不規(guī)則片層狀富鉍相的平均片層厚度均隨著溫循周次的增加逐漸增厚,界面IMC厚度與循環(huán)周次、富Bi相片層厚度與循環(huán)周次之間均呈現(xiàn)指數(shù)小于1的冪函數(shù)關(guān)系。... 

【文章來源】:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】:93 頁

【學(xué)位級(jí)別】:碩士

【部分圖文】:

Sn-58Bi-Ag焊點(diǎn)服役組織演化及可靠性研究


圖1.2電子封裝技術(shù)的發(fā)展??Fig.1.2?The?development?of?electronic?packaging??

器件,晶體管,集成電路


)發(fā)明了人類??歷史上第一顆晶體管[5]。為了使得晶體管可靠服役不受損壞,需要將其封閉在有??保護(hù)性氣氛的外殼之中;而為了方便晶體管在電路中的運(yùn)用,需要為其設(shè)計(jì)引腳??以方便其在電路中的焊接;為了保護(hù)焊接之后晶體管不易脫落,需要專門為之在??電路板上設(shè)計(jì)專門的支撐底座。逐漸地,這些在運(yùn)用晶體管過程中的種種考慮最??終在上世紀(jì)50年代演化為具備三根引線,玻璃-金屬外殼的T〇(Transistor?outline)??封裝[6]。如1.3圖所示為一種典型的采用TO封裝的器件[7]。??圖1.3典型TO封裝器件??Fig.?1.3?Typical?component?with?TO?packaging??隨后經(jīng)過約10年的晶體管技術(shù)發(fā)展期,在1958年7月,任職于德克薩斯儀??器公司的現(xiàn)代集成電路之父——杰克?基爾比首次提出了“集成電路(Integrated??circuit)?”這一概念,并于當(dāng)年的12月12日公開展示自己所制作的實(shí)驗(yàn)?zāi)P,隨??后于次年的2月6日注冊(cè)專利[8]。就在基爾比制作出第一個(gè)集成電路模型之后??半年時(shí)間,任職在仙童半導(dǎo)體公司的羅伯特?諾伊茲發(fā)明了第一塊硅基單片1C芯??片,從此拉開了現(xiàn)代1C產(chǎn)業(yè)的大幕,該年也被也因此被稱之為現(xiàn)代集成電路發(fā)??展的“1959Milestone”[9]。隨著IC技術(shù)的發(fā)展,單塊芯片的輸入/輸出引腳數(shù)相應(yīng)??增加,因此也要求的封裝的引腳相應(yīng)增加。為了順應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì),20世紀(jì)60??年代新的封裝形式——DIP?(Dualln-linePackage)被開發(fā)出來[10]。這種封裝方??式價(jià)格低廉,可靠性高適用范圍廣,很快就廣泛占領(lǐng)了工業(yè)和民用電子產(chǎn)品的封??裝市常??

封裝形式


第1章緒論??"1?71?^??圖1.4常見的DIP封裝形式??Fig.1.4?Example?of?common?DIP?packaging??時(shí)間到了?20世紀(jì)80年代,此時(shí)的IC集成度己經(jīng)相較之前有了極大的增加,??單個(gè)芯片尺寸也較以往有了很大的提升,傳統(tǒng)DIP封裝己經(jīng)難以滿足需要。此??時(shí),封裝技術(shù)產(chǎn)生了一場新的變革,即SMT(SurfaceMountTechnology)技術(shù)的??產(chǎn)生和推廣[11]。為了順應(yīng)與PCB?(Printed?Circuit?Board)之間新的連接方式,??DIP封裝逐漸衍生出了?SOP?(Small?Outline?Package)。最重要的是SMT催生了??QFP?(Quad?Flat?Package)這種全新的可容納數(shù)倍于DIP的更高密度的封裝形式??的出現(xiàn)[12]。??圖1.5典型的QFP封裝??Fig.1.5?Typical?QFP?packaging??后來到上世紀(jì)90年代,IC的集成度己經(jīng)進(jìn)入到了超大規(guī)模階段,QFP封裝??的四個(gè)邊處的引腳間距己經(jīng)縮至工藝極限,但是仍舊不能滿足引腳增加的數(shù)量。??此時(shí)的封裝技術(shù)又經(jīng)歷了一次重大改革,即將引腳排布從之前的周邊線形排布改??成面陣列型,以提高封裝形式可容納的陣腳數(shù)量。這一改革進(jìn)而催生了?BGA(Ball??Grid?Array)技術(shù),這種新式的封裝結(jié)合了?SMT技術(shù)和面陣列針腳排布的優(yōu)點(diǎn),??4??


本文編號(hào):3093539

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