在電子封裝領(lǐng)域中,焊點(diǎn)的可靠性是決定元器件服役時(shí)間長(zhǎng)短的重要因素,通常使用焊點(diǎn)界面IMC的結(jié)構(gòu)以及焊點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度來衡量焊點(diǎn)的可靠性。傳統(tǒng)的Sn基釬料與Cu基板往往會(huì)快速反應(yīng)形成過厚的脆性IMC層,降低焊點(diǎn)的可靠性。目前采用在釬料與基板之間插入一層Ni（P）鍍層抑制界面IMC的生長(zhǎng)。然而Ni（P）鍍層中的P會(huì)使得界面反應(yīng)變得復(fù)雜,在焊點(diǎn)時(shí)效過程中的Ni（P）鍍層會(huì)形成脆性的Ni3P層和Ni2SnP層,當(dāng)這兩層化合物形成后將造成焊點(diǎn)界面脆化和界面IMC層剝落,降低焊點(diǎn)可靠性。本實(shí)驗(yàn)中嘗試在Ni（P）鍍層中添加納米Cu顆粒形成Ni（P）-Cu納米復(fù)合鍍層,將這種納米復(fù)合鍍層與Sn58Bi無(wú)鉛釬料進(jìn)行釬焊及恒溫固態(tài)時(shí)效,探究這種納米復(fù)合鍍層對(duì)焊點(diǎn)界面IMC生長(zhǎng)情況以及焊點(diǎn)拉伸剪切強(qiáng)度的影響。為了得出在與Sn58Bi釬料進(jìn)行釬焊反應(yīng)時(shí)厚度最為恰當(dāng)?shù)腘i（P）鍍層厚度,通過控制施鍍時(shí)間,得到鍍有不同厚度Ni（P）鍍層的Cu基板,并與Sn58Bi釬料進(jìn)行釬焊及時(shí)效。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在基板表面粗糙度與潤(rùn)濕性正相關(guān),均與鍍層厚度呈現(xiàn)類似于二次函數(shù)關(guān)系,當(dāng)鍍層厚度為0.5μm時(shí)基板表面粗糙度最低,釬料在基板表面的... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１?Ｓｎ－Ｂｉ二元合金相圖??Ｆｉｇ．?１?Ｓｎ－Ｂｉ?ｂｉｎａｒｙ?ｐｈａｓｅ?ｄｉａｇｒａｍ??

?第二章實(shí)驗(yàn)材料、研究方法及實(shí)驗(yàn)過程???貌，只需使用無(wú)水乙醇漂洗后吹干，不進(jìn)行其它處理。下板（即尺寸為５０ｘ１０ｘ２??ｍｍ３的Ｃｕ板）將用于觀察焊點(diǎn)斷口界面結(jié)構(gòu)，使用電火花線切割機(jī)床切割焊接??部分，并進(jìn)行鑲嵌、拋光、淺腐蝕，具體過程如上所述。??■、：ｊ??（ａ）???＾?４?、：??／?．＾５ｘ５ｘ２?ｍｍ２?■??／摩…制?＾??５〇ｘｌ〇ｘ２?＼／??圖２?（ａ）：拉伸試驗(yàn)焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)；（ｂ）：拉伸試驗(yàn)剪切夾具??Ｆｉｇ．２?（ａ）：?Ｔｅｎｓｉｌｅ?ｔｅｓｔ?ｓｏｌｄｅｒ?ｊｏｉｎｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；?（ｂ）：?Ｔｅｎｓｉｌｅ?ｔｅｓｔ?ｓｈｅａｒ?ｆｉｘｔｕｒｅ．??２．３試驗(yàn)分析設(shè)備??（１）鍍層的分析??本實(shí)驗(yàn)中使用原子力顯微鏡（ＡＦＭ）測(cè)定鍍層表面粗糙度，使用Ｘ射線衍??射儀（ＸＲＤ）測(cè)定鍍層晶體結(jié)構(gòu)及晶體取向，同時(shí)使用Ｘ射線光電子能譜儀（ＸＰＳ）??測(cè)定鍍層表面是否存在雜質(zhì)。??使用電子掃描顯微鏡（ＳＥＭ）觀察鍍層表面形貌，使用配套的能譜儀（ＥＤＳ）??測(cè)定鍍層中各元素含量。??（２）焊點(diǎn)的分析??使用ＳＥＭ觀察焊點(diǎn)界面結(jié)構(gòu)及微觀形貌，并使用配套的ＥＤＳ測(cè)定ＩＭＣ組??成并確定是何種相。??２．４焊點(diǎn)ＩＭＣ厚度的計(jì)算??由于焊點(diǎn)界面ＴＭＣ的厚度會(huì)影響焊點(diǎn)的可靠性，因此需要記錄各個(gè)焊點(diǎn)??ＩＭＣ的厚度，以總結(jié)ＩＭＣ在時(shí)效過程中的增長(zhǎng)規(guī)律。本實(shí)驗(yàn)中，由于在焊接期??間界面反應(yīng)劇烈，界面ＩＭＣ的平整度較差，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，采用計(jì)算ＩＭＣ等??效厚度的方式測(cè)定ＩＭＣ厚度。具體方法為使用Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ軟件調(diào)整電鏡照片使??ＩＭＣ層清晰，記錄ＩＭＣ層像素點(diǎn)并使用如下公式計(jì)

基板與無(wú)鉛釬料之間插入一層Ｎ�。ǎ校╁儗幼鳛閿U(kuò)散阻隔層，??而Ｎｉ（Ｐ）鍍層的厚度會(huì)對(duì)焊點(diǎn)界面結(jié)構(gòu)及微觀形貌產(chǎn)生明顯的影響。本章通過控??制施鍍時(shí)間獲得具有不同厚度的Ｎｉ（Ｐ）的奸焊基板，與Ｓｎ５８Ｂｉ釬料在１８０°Ｃ釬焊??后并在１１５°Ｃ條件下恒溫時(shí)效至２４０ｈ，通過觀察焊點(diǎn)界面結(jié)構(gòu)及微觀形貌，總??結(jié)不同厚度的Ｎｉ（Ｐ）鍍層對(duì)焊點(diǎn)時(shí)效過程中界面ＩＭＣ演化規(guī)律的影響，確定在與??Ｓｎ５８Ｂｉ釬料釬焊時(shí)最適宜的Ｎｉ（Ｐ）鍍層厚度。??３．１不同厚度Ｎｉ（Ｐ）鍍層表面潤(rùn)濕性分析??圖３．１（ａ－ｄ）展示了當(dāng)Ｎｉ（Ｐ）鍍層厚度不同時(shí)，Ｓｎ５８Ｂｉ釬料在基板表面的潤(rùn)濕??情況。可以明顯發(fā)現(xiàn)Ｓｎ５８ＢＭｆ料在純Ｃｕ基板上潤(rùn)濕面積較大，潤(rùn)濕性能良好，??熔融焊料均勻的鋪展在基板表面，當(dāng)Ｎｉ（Ｐ）鍍層厚度增加至?xí)r，Ｓｎ５８Ｂｉ??釬料在基板表面的潤(rùn)濕面積基本不變。而隨著鍍層厚度增長(zhǎng)至〇＿５?ｐｍ時(shí)，熔融??焊料在基板上聚縮為球狀，潤(rùn)濕面積明顯減小，這說明Ｓｎ５８ＢＭｆ料在此基板上??潤(rùn)濕性能較差。鍍層的厚度繼續(xù)增加至１．５?｜ｉｍ時(shí)，焊料在基板表面的潤(rùn)濕面積??反而增加，潤(rùn)濕性能得到提升。??．?．．．?．…?；：．一廠一??（ａ）?（ｂ）?（。）?（ｄ）??圓隱??ＫＥｉｒｆｉｉｎ??圖３＿１?Ｓｎ５８Ｂｉ焊料在不同厚度的Ｎｉ（Ｐ）鍍層表面潤(rùn)濕圖片：（ａ）?０阿，（ｂ）?０．１?ｐｍ，?（ｃ）?０．５評(píng)，（ｄ）??１．５?｜ｉｍ．??Ｆｉｇ．?３．１?Ｗｅｌｔｉｎｇ?ｐｉｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?Ｓｎ５８Ｂｉ?ｓｏｌｄｅｒ?ｏｎ?ｔｈｅ?Ｎｉ（Ｐ）?ｐｌａｔｉｎｇ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｈｉｃ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：2945864