窄間隙焊接Cu/Sn-0.7Cu-xNi/Cu界面形態(tài)與力學性能的研究
發(fā)布時間:2020-12-19 12:54
Sn-0.7Cu釬料憑借其原料來源豐富、雜質敏感度低、生產成本低廉等優(yōu)點,廣泛應用于現(xiàn)代光子和電子封裝領域,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,如流動性差、熔點高、熱時效穩(wěn)、定性差等。為進一步優(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行改性:其一是加入微量元素進行合金化,如Ni、Ge、Nd、Zn等;另一種有效途徑就是添加微納米尺寸增強顆粒,如陶瓷顆粒、氧化物顆粒、納米管等。本課題采用機械混合法制備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復合釬料。系統(tǒng)研究了Ni含量對Cu/Sn-0.7Cu-xNi/Cu焊點凝固行為、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兩種焊點進行熱時效處理,研究時效過程中界面形態(tài)與力學性...
【文章來源】:中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:116 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
Sn-Bi二元合金相圖
碩士學位論文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,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,在焊之間會發(fā)生焊點剝離現(xiàn)象,即使 Bi=2 wt. %時,焊點出現(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,已經大量使用于主板組裝洲和北美地區(qū)由于 Bi 是 Pb 的副產品,從而限制了此釬料的使用;而 Bi 在量比較豐富,為 Sn-Bi 釬料在國內市場的廣泛應用奠定了良好的基礎[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、價格低廉以及熔點與傳統(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。
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,但微細共晶組織 Cu6Sn5顆差,在 100℃下保溫數(shù)小時便會轉變?yōu)榇执蟮?Cu6Sn5顆粒[26-28]。Sn-Cu 釬高,屬于高溫封裝材料,無法應用于連續(xù)熱熔焊當中,而主要應用于倒裝中,目前也開始應用于三維芯片堆疊技術之中[29-30]。此外,Sn-Cu 釬料合較差,使熔融釬料無法完全流出焊點間隙而導致斷路現(xiàn)象。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]BaTiO3顆粒對SnAgCu無鉛釬料組織和性能的影響[J]. 葛進國,楊莉,徐珠睿,景延峰. 熱加工工藝. 2015(13)
[2]Sn0.7Cu-xEr/Cu焊點界面反應及其化合物層生長行為研究[J]. 胡小武,余嘯,李玉龍,閔志先. 電子元件與材料. 2014(11)
[3]Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu界面金屬間化合物生長行為[J]. 李帥,閆焉服,趙永猛,許媛媛. 材料熱處理學報. 2014(05)
[4]時效處理對Sn-Zn-Ga-Nd釬焊接頭界面及力學性能的影響[J]. 薛鵬,薛松柏,沈以赴. 焊接學報. 2014(01)
[5]納米TiO2顆粒對SnAgCu釬料組織與性能的影響[J]. 張亮,韓繼光,劉鳳國,郭永環(huán),何成文. 稀有金屬材料與工程. 2013(09)
[6]SnAgCu/Cu釬焊接頭等溫時效下組織性能分析[J]. 楊思佳,楊曉華. 焊接學報. 2013(05)
[7]鋅對SnxZn/Cu界面微空洞的影響[J]. 楊揚,陸?zhàn)?余春,陳俊梅,陳振英. 焊接學報. 2013(01)
[8]稀土Ce對SnAgCu合金顯微組織及剪切強度的影響[J]. 劉文勝,羅莉,馬運柱,彭芬,黃國基. 材料科學與工藝. 2012(06)
[9]時效對Sn3.0Cu0.15Ni/Cu界面組織的影響[J]. 鐘海峰,劉平,顧小龍. 電子元件與材料. 2012(12)
[10]Effect of indium addition on the microstructural formation and soldered interfaces of Sn-2.5Bi-1Zn-0.3Ag lead-free solder[J]. Ming-jie Dong, Zhi-ming Gao, Yong-chang Liu, Xun Wang, and Li-ming Yu School of Materials Science & Engineering, Tianjin Key Laboratory of Advanced Jointing Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(11)
博士論文
[1]Sn基釬料/Cu界面柯肯達爾空洞機理研究[D]. 楊揚.上海交通大學 2012
[2]SnAgCu系無鉛焊點可靠性及相關理論研究[D]. 張亮.南京航空航天大學 2011
[3]Sn基復合無鉛釬料的研究[D]. 劉曉英.大連理工大學 2010
[4]稀土Ce對Sn-Ag-Cu和Sn-Cu-Ni釬料性能及焊點可靠性影響的研究[D]. 王儉辛.南京航空航天大學 2009
碩士論文
[1]微連接Cu/SAC305/Cu界面擴散動力學與幾何尺寸關聯(lián)研究[D]. 羅亮亮.哈爾濱理工大學 2014
[2]焊錫接點IMC層拉伸強度與斷裂模式實驗研究[D]. 王旭明.北京工業(yè)大學 2012
[3]窄間隙Cu/Sn-Cu-Ni-xRE/Cu微互連焊點的組演化及力學性能的尺寸效應研究[D]. 李威.華南理工大學 2012
本文編號:2925937
【文章來源】:中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:116 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
Sn-Bi二元合金相圖
碩士學位論文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,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,在焊之間會發(fā)生焊點剝離現(xiàn)象,即使 Bi=2 wt. %時,焊點出現(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,已經大量使用于主板組裝洲和北美地區(qū)由于 Bi 是 Pb 的副產品,從而限制了此釬料的使用;而 Bi 在量比較豐富,為 Sn-Bi 釬料在國內市場的廣泛應用奠定了良好的基礎[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、價格低廉以及熔點與傳統(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。
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,但微細共晶組織 Cu6Sn5顆差,在 100℃下保溫數(shù)小時便會轉變?yōu)榇执蟮?Cu6Sn5顆粒[26-28]。Sn-Cu 釬高,屬于高溫封裝材料,無法應用于連續(xù)熱熔焊當中,而主要應用于倒裝中,目前也開始應用于三維芯片堆疊技術之中[29-30]。此外,Sn-Cu 釬料合較差,使熔融釬料無法完全流出焊點間隙而導致斷路現(xiàn)象。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]BaTiO3顆粒對SnAgCu無鉛釬料組織和性能的影響[J]. 葛進國,楊莉,徐珠睿,景延峰. 熱加工工藝. 2015(13)
[2]Sn0.7Cu-xEr/Cu焊點界面反應及其化合物層生長行為研究[J]. 胡小武,余嘯,李玉龍,閔志先. 電子元件與材料. 2014(11)
[3]Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu界面金屬間化合物生長行為[J]. 李帥,閆焉服,趙永猛,許媛媛. 材料熱處理學報. 2014(05)
[4]時效處理對Sn-Zn-Ga-Nd釬焊接頭界面及力學性能的影響[J]. 薛鵬,薛松柏,沈以赴. 焊接學報. 2014(01)
[5]納米TiO2顆粒對SnAgCu釬料組織與性能的影響[J]. 張亮,韓繼光,劉鳳國,郭永環(huán),何成文. 稀有金屬材料與工程. 2013(09)
[6]SnAgCu/Cu釬焊接頭等溫時效下組織性能分析[J]. 楊思佳,楊曉華. 焊接學報. 2013(05)
[7]鋅對SnxZn/Cu界面微空洞的影響[J]. 楊揚,陸?zhàn)?余春,陳俊梅,陳振英. 焊接學報. 2013(01)
[8]稀土Ce對SnAgCu合金顯微組織及剪切強度的影響[J]. 劉文勝,羅莉,馬運柱,彭芬,黃國基. 材料科學與工藝. 2012(06)
[9]時效對Sn3.0Cu0.15Ni/Cu界面組織的影響[J]. 鐘海峰,劉平,顧小龍. 電子元件與材料. 2012(12)
[10]Effect of indium addition on the microstructural formation and soldered interfaces of Sn-2.5Bi-1Zn-0.3Ag lead-free solder[J]. Ming-jie Dong, Zhi-ming Gao, Yong-chang Liu, Xun Wang, and Li-ming Yu School of Materials Science & Engineering, Tianjin Key Laboratory of Advanced Jointing Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(11)
博士論文
[1]Sn基釬料/Cu界面柯肯達爾空洞機理研究[D]. 楊揚.上海交通大學 2012
[2]SnAgCu系無鉛焊點可靠性及相關理論研究[D]. 張亮.南京航空航天大學 2011
[3]Sn基復合無鉛釬料的研究[D]. 劉曉英.大連理工大學 2010
[4]稀土Ce對Sn-Ag-Cu和Sn-Cu-Ni釬料性能及焊點可靠性影響的研究[D]. 王儉辛.南京航空航天大學 2009
碩士論文
[1]微連接Cu/SAC305/Cu界面擴散動力學與幾何尺寸關聯(lián)研究[D]. 羅亮亮.哈爾濱理工大學 2014
[2]焊錫接點IMC層拉伸強度與斷裂模式實驗研究[D]. 王旭明.北京工業(yè)大學 2012
[3]窄間隙Cu/Sn-Cu-Ni-xRE/Cu微互連焊點的組演化及力學性能的尺寸效應研究[D]. 李威.華南理工大學 2012
本文編號:2925937
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