Ni-W-P/Cu雙鍍層錫基焊點(diǎn)界面反應(yīng)及力學(xué)性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-10-12 04:37
在電子封裝領(lǐng)域,可靠的無(wú)鉛錫基焊點(diǎn)是電子元器件長(zhǎng)時(shí)間服役的重要保證。一方面由于無(wú)鉛錫基釬料與傳統(tǒng)的Sn-Pb系釬料相比熔化溫度及Sn所占質(zhì)量比更高,導(dǎo)致了電子元器件在釬焊封裝過(guò)程中的Cu材質(zhì)基板與Sn基無(wú)鉛釬料之間的焊接反應(yīng)速率更快,而更快的焊接反應(yīng)速率將會(huì)影響封裝焊點(diǎn)的可靠性。另一方面由于常見(jiàn)Cu材質(zhì)基板與傳統(tǒng)的Sn基無(wú)鉛釬料的釬焊反應(yīng)過(guò)程中焊接反應(yīng)速率過(guò)快及老化過(guò)程中焊點(diǎn)界面會(huì)產(chǎn)生Cu3Sn相,而Cu3Sn相內(nèi)部及界面層會(huì)產(chǎn)生各種缺陷嚴(yán)重影響電子封裝焊點(diǎn)可靠性。一種新型的雙鍍層Cu/Ni-W-P結(jié)構(gòu)的應(yīng)用可以較好地解決上述問(wèn)題,但關(guān)于雙鍍層Cu基板與無(wú)鉛釬料的界面反應(yīng)及力學(xué)性能的研究尚不明晰,本文將選用應(yīng)用最為廣泛的Sn-3.0Ag-0.5Cu（SAC305）無(wú)鉛釬料作為本文使用的釬料應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中,系統(tǒng)的研究了雙鍍層焊點(diǎn)界面反應(yīng)及其力學(xué)性能。為了研究Cu基板表面粗糙度對(duì)鍍層表征及其與SAC305封裝焊點(diǎn)的界面結(jié)構(gòu)的影響,采用不同種類的砂紙（800,1500,2000,3000,拋光）將Cu基板打磨后通過(guò)水浴自催化沉積的方式在不粗糙Cu基板...
【文章來(lái)源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
SAC305/Ni-W-P/Cu焊點(diǎn)接頭樣品的示意圖(單位：mm)
Ni-W-P鍍層表征形貌觀察圖3.1展示的是光滑的Cu基板經(jīng)過(guò)不同粗糙度砂紙打磨后通過(guò)水浴自沉積 30min 后的 Ni-W-P 表征形貌 SEM 圖。如圖所示 Ni-W-P 在 Cu 基板表面以近似飽滿圓狀顆粒抱團(tuán)堆積。經(jīng)測(cè)量后的圖 3.1（a-e）所示的晶粒直徑分別為 2.15, 2.17，3.18，2.74，2.84μm。 分析認(rèn)為界面粗糙度對(duì)化學(xué)鍍 Ni-W-P顆粒的影響較小，但可以明顯觀察到粗糙基板（圖 3.1a-c）鍍層表面分布著更多細(xì)小顆粒，推測(cè)其為 W 顆粒沉積。Y.X Wang 等人發(fā)現(xiàn)化學(xué)鍍 Ni-P 層可以使粗糙界面變得平整，降低表面粗糙度[42]。圖 3.2 展示了遠(yuǎn)景低倍 2000 目打磨 Cu 基板表面在 85oC 水浴溫度下化學(xué)自沉積鍍 30min 后的 Ni-W-P 層表面 EDS 圖，從元素色譜圖中可以觀察到大量 Ni, W, P 分布在基板表面
在 85 oC 水浴溫度下化學(xué)鍍 30 min 后的 Ni-W-P有元素映射;（b）表面電鏡原貌;（c）Ni 元素映（e）W 元素映射ment mapping analysis of the surface of Cu substrar and electroless plating with water bath temperatur) Ni-W-P; (b) electron microscopies; (c) Ni; (d) P; (i-W-P/粗糙Cu焊點(diǎn)界面演化規(guī)律示了光滑 Cu 基板（拋光）表面化學(xué)鍍 Ni件下回流 5min 后的橫截面以及 Top view 可以觀察到圖上部分為 SAC305 釬料，下近釬料側(cè)有一層薄 Ni-W-P 層。而在釬料物 IMC，其成分通過(guò)能譜 1 位置上的 EDS% Cu-42.11at.% Sn（圖 3.3c 所示），這表面釬料后獲得其形貌二次電子圖如 3.3
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電沉積參數(shù)對(duì)電解銅箔性能影響研究[J]. 徐建平. 世界有色金屬. 2018(14)
[2]Sn-9Zn/Cu焊點(diǎn)界面反應(yīng)及其化合物生長(zhǎng)行為[J]. 李雙,胡小武,徐濤,李玉龍,江雄心. 電子元件與材料. 2017(11)
[3]基板稀土微合金化對(duì)Sn3Ag0.5Cu/Cu釬焊界面反應(yīng)的影響[J]. 徐濤,胡小武,江雄心. 電子元件與材料. 2016(02)
[4]雜質(zhì)離子對(duì)電解銅箔生產(chǎn)質(zhì)量的影響[J]. 張豐如,賴?yán)?唐春保. 電鍍與精飾. 2015(06)
[5]納米晶銅表面化學(xué)鍍Ni-P合金的研究[J]. 張瓊,衛(wèi)英慧,杜華云,侯利鋒,吳晶瑩. 稀有金屬材料與工程. 2012(S2)
[6]電子封裝與微組裝密封技術(shù)發(fā)展[J]. 王俊峰. 電子工藝技術(shù). 2011(04)
[7]應(yīng)力對(duì)Ag顆粒增強(qiáng)SnCu基復(fù)合釬料蠕變性能的影響[J]. 閆焉服,徐健,郭曉曉,馮麗芳,趙培峰. 材料研究學(xué)報(bào). 2009(01)
[8]微尺寸SnAg凸點(diǎn)中孔洞生長(zhǎng)機(jī)理的研究[J]. 林小芹,羅樂(lè). 稀有金屬材料與工程. 2008(11)
[9]化學(xué)鍍鎳磷合金“配位催化機(jī)理”探討[J]. 曲志濤. 電鍍與環(huán)保. 2007(05)
[10]Ni-P化學(xué)鍍層對(duì)工件表面粗糙度的影響[J]. 汪玉祥,周蘇閩,潘成,殷镕溶. 表面技術(shù). 2007(03)
博士論文
[1]Sn基釬料/Cu界面柯肯達(dá)爾空洞機(jī)理研究[D]. 楊揚(yáng).上海交通大學(xué) 2012
碩士論文
[1]Cu/Ni（P）雙鍍層錫基焊點(diǎn)界面結(jié)構(gòu)及其性能研究[D]. 徐濤.南昌大學(xué) 2018
本文編號(hào)：3431903
【文章來(lái)源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
SAC305/Ni-W-P/Cu焊點(diǎn)接頭樣品的示意圖(單位：mm)
Ni-W-P鍍層表征形貌觀察圖3.1展示的是光滑的Cu基板經(jīng)過(guò)不同粗糙度砂紙打磨后通過(guò)水浴自沉積 30min 后的 Ni-W-P 表征形貌 SEM 圖。如圖所示 Ni-W-P 在 Cu 基板表面以近似飽滿圓狀顆粒抱團(tuán)堆積。經(jīng)測(cè)量后的圖 3.1（a-e）所示的晶粒直徑分別為 2.15, 2.17，3.18，2.74，2.84μm。 分析認(rèn)為界面粗糙度對(duì)化學(xué)鍍 Ni-W-P顆粒的影響較小，但可以明顯觀察到粗糙基板（圖 3.1a-c）鍍層表面分布著更多細(xì)小顆粒，推測(cè)其為 W 顆粒沉積。Y.X Wang 等人發(fā)現(xiàn)化學(xué)鍍 Ni-P 層可以使粗糙界面變得平整，降低表面粗糙度[42]。圖 3.2 展示了遠(yuǎn)景低倍 2000 目打磨 Cu 基板表面在 85oC 水浴溫度下化學(xué)自沉積鍍 30min 后的 Ni-W-P 層表面 EDS 圖，從元素色譜圖中可以觀察到大量 Ni, W, P 分布在基板表面
在 85 oC 水浴溫度下化學(xué)鍍 30 min 后的 Ni-W-P有元素映射;（b）表面電鏡原貌;（c）Ni 元素映（e）W 元素映射ment mapping analysis of the surface of Cu substrar and electroless plating with water bath temperatur) Ni-W-P; (b) electron microscopies; (c) Ni; (d) P; (i-W-P/粗糙Cu焊點(diǎn)界面演化規(guī)律示了光滑 Cu 基板（拋光）表面化學(xué)鍍 Ni件下回流 5min 后的橫截面以及 Top view 可以觀察到圖上部分為 SAC305 釬料，下近釬料側(cè)有一層薄 Ni-W-P 層。而在釬料物 IMC，其成分通過(guò)能譜 1 位置上的 EDS% Cu-42.11at.% Sn（圖 3.3c 所示），這表面釬料后獲得其形貌二次電子圖如 3.3
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電沉積參數(shù)對(duì)電解銅箔性能影響研究[J]. 徐建平. 世界有色金屬. 2018(14)
[2]Sn-9Zn/Cu焊點(diǎn)界面反應(yīng)及其化合物生長(zhǎng)行為[J]. 李雙,胡小武,徐濤,李玉龍,江雄心. 電子元件與材料. 2017(11)
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[4]雜質(zhì)離子對(duì)電解銅箔生產(chǎn)質(zhì)量的影響[J]. 張豐如,賴?yán)?唐春保. 電鍍與精飾. 2015(06)
[5]納米晶銅表面化學(xué)鍍Ni-P合金的研究[J]. 張瓊,衛(wèi)英慧,杜華云,侯利鋒,吳晶瑩. 稀有金屬材料與工程. 2012(S2)
[6]電子封裝與微組裝密封技術(shù)發(fā)展[J]. 王俊峰. 電子工藝技術(shù). 2011(04)
[7]應(yīng)力對(duì)Ag顆粒增強(qiáng)SnCu基復(fù)合釬料蠕變性能的影響[J]. 閆焉服,徐健,郭曉曉,馮麗芳,趙培峰. 材料研究學(xué)報(bào). 2009(01)
[8]微尺寸SnAg凸點(diǎn)中孔洞生長(zhǎng)機(jī)理的研究[J]. 林小芹,羅樂(lè). 稀有金屬材料與工程. 2008(11)
[9]化學(xué)鍍鎳磷合金“配位催化機(jī)理”探討[J]. 曲志濤. 電鍍與環(huán)保. 2007(05)
[10]Ni-P化學(xué)鍍層對(duì)工件表面粗糙度的影響[J]. 汪玉祥,周蘇閩,潘成,殷镕溶. 表面技術(shù). 2007(03)
博士論文
[1]Sn基釬料/Cu界面柯肯達(dá)爾空洞機(jī)理研究[D]. 楊揚(yáng).上海交通大學(xué) 2012
碩士論文
[1]Cu/Ni（P）雙鍍層錫基焊點(diǎn)界面結(jié)構(gòu)及其性能研究[D]. 徐濤.南昌大學(xué) 2018
本文編號(hào)：3431903
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