發(fā)布時(shí)間：2020-12-26 18:24

　　AuSn合金具有優(yōu)異的抗疲勞性能、耐腐蝕性能、高熱導(dǎo)率和免助焊劑等優(yōu)點(diǎn),是目前低溫釬料中唯一可以替代高熔點(diǎn)鉛基合金的無(wú)鉛釬料,被廣泛應(yīng)用于微電子和光電子器件的陶瓷封蓋封裝、金屬與陶瓷封蓋間的絕緣子焊接、芯片貼磚以及大功率激光器半導(dǎo)體芯片的焊接。目前已經(jīng)投入應(yīng)用的AuSn合金釬料制備技術(shù),如疊層擴(kuò)散法、熔鑄增韌法等方法存在著合金化不充分,工藝周期長(zhǎng)等不足。此外,對(duì)于AuSn合金在焊接中與基板間的界面反應(yīng)研究較少,無(wú)法為焊接工藝的優(yōu)化提供可靠的理論參考。本研究在熔鑄拉拔法工藝的基礎(chǔ)上,改進(jìn)熔鑄工藝及壓延工藝參數(shù),利用真空熔鑄工藝制備出的金錫合金預(yù)成型焊片。調(diào)整原料中Au元素比例與澆鑄溫度,研究合金鑄錠顯微組織的變化,以及對(duì)合金成分、導(dǎo)電率及熔點(diǎn)的影響;采用不同的壓延溫度與單道次變形量制備金錫箔帶,分析研究壓延參數(shù)對(duì)箔帶表面質(zhì)量及鋪展系數(shù)等性能的影響;使用擴(kuò)散焊接技術(shù),制備AuSn/Cu焊點(diǎn),研究釬料焊接性能,及焊接參數(shù)對(duì)焊點(diǎn)可靠性的影響,研究焊接溫度及保溫時(shí)間AuSn/Cu之間界面反應(yīng)速率的影響。結(jié)果表明,澆鑄溫度為400℃,原料中金錫質(zhì)量比為79:21時(shí)真空熔鑄、冷模澆鑄可以得到具有細(xì)小... 

【文章來(lái)源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

疊層復(fù)合法示意圖

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文91.2.3金錫合金的應(yīng)用金錫合金良好的使用性能使其被廣泛應(yīng)用于氣密封裝、光單子封裝和激光二極管管芯的粘接中。應(yīng)用方式主要有焊膏、焊球和金錫合金預(yù)成型焊片。陶瓷部件具有金屬件無(wú)法達(dá)到的一些物理性能，因此氣密封裝產(chǎn)品中需要將一部分電子元件焊接在陶瓷部件上。如圖1.2所示[4]，將熱膨脹系數(shù)較低的有源器件芯片和低膨脹系數(shù)的基板焊接在陶瓷外殼內(nèi)，基板的材質(zhì)為陶瓷基板。有源器件和基板間的連接可以選用沖壓成型的金錫合金預(yù)成型焊片，厚度大約為25μm。陶瓷外殼與密封用的金屬蓋板或玻璃蓋板也需要焊接到一起，可以選用25μm厚的金錫合金預(yù)成型焊片[42]。對(duì)于氣密封裝中引線絕緣子的焊接也需要用到金錫合金釬料[43]。絕緣體的材料采用高強(qiáng)度的陶瓷，要求釬焊材料具有良好的抗腐蝕性能、良好的鋪展性和較好的力學(xué)性能等，可以保證其箔帶材還可以保持表面質(zhì)量以及良好的焊接性能。金錫合金焊片可以直接在焊接中直接使用，焊片表面平整清潔、無(wú)氧化物等特點(diǎn)，適宜于上述應(yīng)用條件[44]。圖1.2微電子封裝金錫合金釬料在光電子封裝領(lǐng)域的應(yīng)用也很廣泛。金錫合金極強(qiáng)的填縫能力可以保證焊接后元器件與基體間的空隙率保持在極小的數(shù)值，焊點(diǎn)可靠性高，可以防止器件與基體間發(fā)生短路情況。如圖1.3所示，高功率激光二極管(LD)的組裝需要使用管芯粘接技術(shù)，激光二極管與基體之間的焊接需要使用金錫合金預(yù)成型焊片[45]。由于激光二極管的發(fā)光性能隨著溫度的升高而急劇降低，因此能否將產(chǎn)生的熱量及時(shí)散去對(duì)激光二極管的發(fā)光效率十分重要[46]。金錫合金釬料具有優(yōu)異的熱導(dǎo)率，可以滿足激光二極管所需的散熱效率，保證二極管的發(fā)光效率。另外，較高的楊氏模量保證了焊點(diǎn)的抗彎性能，提高了焊點(diǎn)的可靠性[47]

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖1.3激光二極管組裝金錫合金釬料在微波系統(tǒng)的組裝、倒裝芯片的焊接和其它領(lǐng)域中也有廣泛的應(yīng)用。未來(lái)隨著電子工業(yè)和光電子行業(yè)的發(fā)展，金錫合金釬料的應(yīng)用將更加廣泛和重要。1.3研究目的及意義AuSn合金釬料作為錫鉛釬料在低溫釬焊領(lǐng)域的替代品，在電子封裝工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，但目前國(guó)內(nèi)的AuSn合金制造產(chǎn)業(yè)在工藝流程、工藝參數(shù)設(shè)置以及成本控制上仍存在很多問(wèn)題亟待解決。研究金錫共晶焊片制備對(duì)國(guó)家電子行業(yè)的快速高效的發(fā)展和電子材料的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程具有重要意義。在對(duì)比幾種主要的金錫合金制備工藝后，不難發(fā)現(xiàn)目前的這些制備工藝都存在一些需要改進(jìn)的缺點(diǎn)。為了制備出成分精確、形狀完整、焊接性能優(yōu)良的金錫合金釬料，需要重新設(shè)計(jì)出一套方法可行的方案，并且工藝成本需要進(jìn)一步的降低。1.4研究?jī)?nèi)容隨著電子工業(yè)的不斷發(fā)展和元器件小型化的趨勢(shì)，對(duì)焊點(diǎn)的可靠性提出了更高的要求。金錫合金釬料的制備技術(shù)、焊接工藝以及焊點(diǎn)界面反應(yīng)的研究仍然是目前的熱點(diǎn)內(nèi)容。本文主要的研究?jī)?nèi)容如下:（1）真空感應(yīng)熔鑄制備金錫合金的工藝的研究。（2）壓延工藝參數(shù)對(duì)合金箔帶材表面質(zhì)量及成分穩(wěn)定性影響的研究。（3）金錫合金焊接性能的研究。探討焊點(diǎn)在剪切力作用下的失效原因，分析影響焊點(diǎn)可靠性的因素，為金錫釬料的實(shí)際應(yīng)用提供參考。

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碩士論文
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