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窄間隙焊接Cu/Sn-0.7Cu-xNi/Cu界面形態(tài)與力學(xué)性能的研究

發(fā)布時(shí)間:2020-12-19 12:54
  Sn-0.7Cu釬料憑借其原料來源豐富、雜質(zhì)敏感度低、生產(chǎn)成本低廉等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代光子和電子封裝領(lǐng)域,但與傳統(tǒng)的共晶或近共晶Sn-Pb釬料相比,仍存在較多不足,如流動(dòng)性差、熔點(diǎn)高、熱時(shí)效穩(wěn)、定性差等。為進(jìn)一步優(yōu)化Sn-0.7Cu釬料顯微組織、提高服役可靠性,可采用以下兩種途徑進(jìn)行改性:其一是加入微量元素進(jìn)行合金化,如Ni、Ge、Nd、Zn等;另一種有效途徑就是添加微納米尺寸增強(qiáng)顆粒,如陶瓷顆粒、氧化物顆粒、納米管等。本課題采用機(jī)械混合法制備Ni含量分別為0.025 wt.%、0.05 wt.%、0.1 wt.%、0.2wt.%、0.4 wt.%的Sn-0.7Cu-xNi復(fù)合釬料。系統(tǒng)研究了Ni含量對Cu/Sn-0.7Cu-xNi/Cu焊點(diǎn)凝固行為、基體組織、界面金屬間化合物(Intermetallic Compounds,IMC)層、工藝性能(鋪展性能)及力學(xué)性能(顯微硬度、拉伸性能及斷口形貌)的影響規(guī)律,得出了Ni的最佳添加量為0.05 wt.%。然后對Cu/Sn-0.7Cu/Cu及Cu/Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu兩種焊點(diǎn)進(jìn)行熱時(shí)效處理,研究時(shí)效過程中界面形態(tài)與力學(xué)性... 

【文章來源】:中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】:116 頁

【學(xué)位級別】:碩士

【部分圖文】:

窄間隙焊接Cu/Sn-0.7Cu-xNi/Cu界面形態(tài)與力學(xué)性能的研究


Sn-Bi二元合金相圖

二元合金相圖,二元合金相圖,釬料


碩士學(xué)位論文i 釬料的保存穩(wěn)定性和鋪展性能也較好。但也存在一些缺點(diǎn),首先,作為一,Bi 元素提高釬料脆性,使加工性能和使用性能大幅惡化[18],此外,在焊之間會(huì)發(fā)生焊點(diǎn)剝離現(xiàn)象,即使 Bi=2 wt. %時(shí),焊點(diǎn)出現(xiàn)剝離現(xiàn)象的幾率。在日本,Sn-58Bi 共晶釬料憑借其較低的封裝溫度,已經(jīng)大量使用于主板組裝洲和北美地區(qū)由于 Bi 是 Pb 的副產(chǎn)品,從而限制了此釬料的使用;而 Bi 在量比較豐富,為 Sn-Bi 釬料在國內(nèi)市場的廣泛應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)[21]。2.Sn-Zn 系釬料合金近年來,Sn-Zn 系釬料憑借其原料來源廣、價(jià)格低廉以及熔點(diǎn)與傳統(tǒng) Sn-Pb 優(yōu)勢,越來越受到電子封裝行業(yè)的青睞[22]。Sn-Zn 合金二元平衡相圖如圖 1-2成分為 Sn-9 wt. % Zn,共晶溫度為 198.5℃,室溫下平衡組織為初晶 β-Sn+狀 Zn。

二元合金相圖,二元合金相圖


1 緒論n-Cu 合金二元相圖如圖 1-3 所示,共晶成分為 Sn-0.75 wt. %Cu,共晶溫度為的平衡組織為初晶 β-Sn+Cu6Sn5顆粒/Sn 共晶,但微細(xì)共晶組織 Cu6Sn5顆差,在 100℃下保溫?cái)?shù)小時(shí)便會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮?Cu6Sn5顆粒[26-28]。Sn-Cu 釬高,屬于高溫封裝材料,無法應(yīng)用于連續(xù)熱熔焊當(dāng)中,而主要應(yīng)用于倒裝中,目前也開始應(yīng)用于三維芯片堆疊技術(shù)之中[29-30]。此外,Sn-Cu 釬料合較差,使熔融釬料無法完全流出焊點(diǎn)間隙而導(dǎo)致斷路現(xiàn)象。

【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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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
[2]SnAgCu系無鉛焊點(diǎn)可靠性及相關(guān)理論研究[D]. 張亮.南京航空航天大學(xué) 2011
[3]Sn基復(fù)合無鉛釬料的研究[D]. 劉曉英.大連理工大學(xué) 2010
[4]稀土Ce對Sn-Ag-Cu和Sn-Cu-Ni釬料性能及焊點(diǎn)可靠性影響的研究[D]. 王儉辛.南京航空航天大學(xué) 2009

碩士論文
[1]微連接Cu/SAC305/Cu界面擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)與幾何尺寸關(guān)聯(lián)研究[D]. 羅亮亮.哈爾濱理工大學(xué) 2014
[2]焊錫接點(diǎn)IMC層拉伸強(qiáng)度與斷裂模式實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王旭明.北京工業(yè)大學(xué) 2012
[3]窄間隙Cu/Sn-Cu-Ni-xRE/Cu微互連焊點(diǎn)的組演化及力學(xué)性能的尺寸效應(yīng)研究[D]. 李威.華南理工大學(xué) 2012



本文編號:2925937

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