在電子封裝領域中,焊點的可靠性是決定元器件服役時間長短的重要因素,通常使用焊點界面IMC的結構以及焊點的抗剪強度來衡量焊點的可靠性。傳統(tǒng)的Sn基釬料與Cu基板往往會快速反應形成過厚的脆性IMC層,降低焊點的可靠性。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。然而Ni（P）鍍層中的P會使得界面反應變得復雜,在焊點時效過程中的Ni（P）鍍層會形成脆性的Ni3P層和Ni2SnP層,當這兩層化合物形成后將造成焊點界面脆化和界面IMC層剝落,降低焊點可靠性。本實驗中嘗試在Ni（P）鍍層中添加納米Cu顆粒形成Ni（P）-Cu納米復合鍍層,將這種納米復合鍍層與Sn58Bi無鉛釬料進行釬焊及恒溫固態(tài)時效,探究這種納米復合鍍層對焊點界面IMC生長情況以及焊點拉伸剪切強度的影響。為了得出在與Sn58Bi釬料進行釬焊反應時厚度最為恰當?shù)腘i（P）鍍層厚度,通過控制施鍍時間,得到鍍有不同厚度Ni（P）鍍層的Cu基板,并與Sn58Bi釬料進行釬焊及時效。結果發(fā)現(xiàn)在基板表面粗糙度與潤濕性正相關,均與鍍層厚度呈現(xiàn)類似于二次函數(shù)關系,當鍍層厚度為0.5μm時基板表面粗糙度最低,釬料在基板表面的... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

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

?第二章實驗材料、研究方法及實驗過程???貌，只需使用無水乙醇漂洗后吹干，不進行其它處理。下板（即尺寸為５０ｘ１０ｘ２??ｍｍ３的Ｃｕ板）將用于觀察焊點斷口界面結構，使用電火花線切割機床切割焊接??部分，并進行鑲嵌、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）：拉伸試驗焊點結構；（ｂ）：拉伸試驗剪切夾具??Ｆｉｇ．２?（ａ）：?Ｔｅｎｓｉｌｅ?ｔｅｓｔ?ｓｏｌｄｅｒ?ｊｏｉｎｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；?（ｂ）：?Ｔｅｎｓｉｌｅ?ｔｅｓｔ?ｓｈｅａｒ?ｆｉｘｔｕｒｅ．??２．３試驗分析設備??（１）鍍層的分析??本實驗中使用原子力顯微鏡（ＡＦＭ）測定鍍層表面粗糙度，使用Ｘ射線衍??射儀（ＸＲＤ）測定鍍層晶體結構及晶體取向，同時使用Ｘ射線光電子能譜儀（ＸＰＳ）??測定鍍層表面是否存在雜質。??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）??測定鍍層中各元素含量。??（２）焊點的分析??使用ＳＥＭ觀察焊點界面結構及微觀形貌，并使用配套的ＥＤＳ測定ＩＭＣ組??成并確定是何種相。??２．４焊點ＩＭＣ厚度的計算??由于焊點界面ＴＭＣ的厚度會影響焊點的可靠性，因此需要記錄各個焊點??ＩＭＣ的厚度，以總結ＩＭＣ在時效過程中的增長規(guī)律。本實驗中，由于在焊接期??間界面反應劇烈，界面ＩＭＣ的平整度較差，為減小實驗誤差，采用計算ＩＭＣ等??效厚度的方式測定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層像素點并使用如下公式計

基板與無鉛釬料之間插入一層Ｎ�。ǎ校╁儗幼鳛閿U散阻隔層，??而Ｎｉ（Ｐ）鍍層的厚度會對焊點界面結構及微觀形貌產(chǎn)生明顯的影響。本章通過控??制施鍍時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條件下恒溫時效至２４０ｈ，通過觀察焊點界面結構及微觀形貌，總??結不同厚度的Ｎｉ（Ｐ）鍍層對焊點時效過程中界面ＩＭＣ演化規(guī)律的影響，確定在與??Ｓｎ５８Ｂｉ釬料釬焊時最適宜的Ｎｉ（Ｐ）鍍層厚度。??３．１不同厚度Ｎｉ（Ｐ）鍍層表面潤濕性分析??圖３．１（ａ－ｄ）展示了當Ｎｉ（Ｐ）鍍層厚度不同時，Ｓｎ５８Ｂｉ釬料在基板表面的潤濕??情況�？梢悦黠@發(fā)現(xiàn)Ｓｎ５８ＢＭｆ料在純Ｃｕ基板上潤濕面積較大，潤濕性能良好，??熔融焊料均勻的鋪展在基板表面，當Ｎｉ（Ｐ）鍍層厚度增加至時，Ｓｎ５８Ｂｉ??釬料在基板表面的潤濕面積基本不變。而隨著鍍層厚度增長至〇＿５?ｐｍ時，熔融??焊料在基板上聚縮為球狀，潤濕面積明顯減小，這說明Ｓｎ５８ＢＭｆ料在此基板上??潤濕性能較差。鍍層的厚度繼續(xù)增加至１．５?｜ｉｍ時，焊料在基板表面的潤濕面積??反而增加，潤濕性能得到提升。??．?．．．?．…?；：．一廠一??（ａ）?（ｂ）?（。）?（ｄ）??圓隱??ＫＥｉｒｆｉｉｎ??圖３＿１?Ｓｎ５８Ｂｉ焊料在不同厚度的Ｎｉ（Ｐ）鍍層表面潤濕圖片：（ａ）?０阿，（ｂ）?０．１?ｐｍ，?（ｃ）?０．５評，（ｄ）??１．５?｜ｉｍ．??Ｆｉｇ．?３．１?Ｗｅｌｔｉｎｇ?ｐｉｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?Ｓｎ５８Ｂｉ?ｓｏｌｄｅｒ?ｏｎ?ｔｈｅ?Ｎｉ（Ｐ）?ｐｌａｔｉｎｇ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｈｉｃ

【參考文獻】：
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本文編號：2945864