隨著第三代半導(dǎo)體功率器件的廣泛應(yīng)用,對(duì)電子器件封裝工藝及微焊點(diǎn)力學(xué)性能提出了更高的要求。其中,微焊點(diǎn)抗疲勞及抗蠕變性能的提高對(duì)微焊點(diǎn)可靠性的提升至關(guān)重要。本文以焊點(diǎn)的抗高溫性能為研究目標(biāo),通過與Sn-5Sb釬料對(duì)比研究微量添加元素Cu、Ni、Ag的作用并分析影響機(jī)理。同時(shí)與SAC305進(jìn)行比較,從剪切強(qiáng)度、塑性、抗蠕變、硬度、彈性模量等力學(xué)性能方面綜合評(píng)價(jià)新釬料的性能,為研發(fā)高性能高溫?zé)o鉛釬料提供依據(jù)及理論支撐。對(duì)三種Sn₅Sb-x Cu Ni Ag釬料進(jìn)行焊接性的研究,包括不同溫度、潤濕時(shí)間以及助焊劑對(duì)潤濕性能的影響。對(duì)比Sn-5Sb釬料,分析微量元素影響潤濕性的機(jī)理。分析了Cu基板和Ni(Cu)基板上的微焊點(diǎn)界面IMC層在不同溫度時(shí)效過程中的生長及演變。對(duì)時(shí)效后的微焊點(diǎn)進(jìn)行剪切實(shí)驗(yàn),獲得微焊點(diǎn)連接強(qiáng)度及分析微量元素的作用機(jī)理。通過納米壓痕測試法研究Sn₅Sb-x Cu Ni Ag/Cu,Sn-5Sb/Cu,SAC305/Cu三種微焊點(diǎn)體釬料在不同時(shí)效時(shí)間后的硬度、彈性模量。研究了在不同溫度下微焊點(diǎn)體釬料的硬度、彈性模量、塑性因子。從焊點(diǎn)體...

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 無鉛互連技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 高溫釬焊
        1.2.2 低溫?cái)U(kuò)散燒結(jié)
        1.2.3 固液互擴(kuò)散連接
        1.2.4 瞬時(shí)液相連接
    1.3 回流焊用高溫釬料的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 高Pb合金
        1.3.2 Au基合金
        1.3.3 Bi-Ag系合金及Bi基釬料
        1.3.4 Zn基合金
        1.3.5 復(fù)合釬料研究現(xiàn)狀
    1.4 高溫釬焊的Sn-Sb基合金研究現(xiàn)狀
    1.5 目前研究中存在的問題
    1.6 本文的研究目的及主要研究內(nèi)容
第2章 試驗(yàn)條件與方法
    2.1 釬料合金的制備
        2.1.1 釬焊材料的熔煉
        2.1.2 釬料小球的準(zhǔn)備
    2.2 釬料潤濕性測試
        2.2.1 測試原理
        2.2.2 測試步驟
    2.3 焊點(diǎn)抗熱時(shí)效實(shí)驗(yàn)
        2.3.1 焊點(diǎn)制備及時(shí)效實(shí)驗(yàn)
        2.3.2 焊點(diǎn)微觀組織分析
    2.4 焊點(diǎn)剪切實(shí)驗(yàn)
        2.4.1 實(shí)驗(yàn)材料及樣品制備
        2.4.2 焊點(diǎn)剪切實(shí)驗(yàn)
    2.5 變溫下壓入塑性和蠕變性能測試實(shí)驗(yàn)
        2.5.1 實(shí)驗(yàn)條件
        2.5.2 納米壓痕法測試蠕變性能的原理
        2.5.3 微型加熱裝置
    2.6 本章小結(jié)
第3章 SSn₅Sb-xCuNiAg/Cu(Ni)潤濕性研究
    3.1 引言
    3.2 助焊劑的影響
    3.3 溫度及潤濕時(shí)間對(duì)SSn₅Sb-xCuNiAg潤濕性的影響
        3.3.1 溫度對(duì)潤濕性的影響
        3.3.2 潤濕時(shí)間對(duì)潤濕性的影響
    3.4 微量元素對(duì)Sn₅Sb-xCuNiAg釬料潤濕性的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 SSn₅Sb-xCuNiAg/Cu(Ni)界面表征及動(dòng)力學(xué)分析
    4.1 引言
    4.2 Cu基板上微焊點(diǎn)界面IMC演變分析
        4.2.1 界面IMC形貌演變
        4.2.2 界面元素的擴(kuò)散
    4.3 Ni(Cu)基板上焊點(diǎn)界面IMC演變
        4.3.1 界面IMC形貌演變
        4.3.2 界面元素?cái)U(kuò)散
    4.4 時(shí)效中微焊點(diǎn)界面IMC生長本構(gòu)模型
        4.4.1 Cu基板上微焊點(diǎn)界面IMC生長模型
        4.4.2 Ni(Cu)基板上微焊點(diǎn)界面IMC生長模型
    4.5 鎳層對(duì)SSn₅Sb-xCuNiAg/Ni(Cu)焊點(diǎn)界面IMC演變的影響
    4.6 本章小結(jié)
第5章 SSn₅Sb-xCuNiAg/Cu(Ni)焊點(diǎn)剪切力學(xué)行為及斷裂機(jī)理
    5.1 引言
    5.2 高溫時(shí)效與微焊點(diǎn)的斷裂行為
        5.2.1 時(shí)效時(shí)間對(duì)剪切強(qiáng)度的影響
        5.2.2 時(shí)效時(shí)間對(duì)斷裂模式的影響
        5.2.3 時(shí)效時(shí)間對(duì)斷裂位置的影響
        5.2.4 時(shí)效時(shí)間對(duì)塑性的影響
    5.3 高溫時(shí)效與Ni(Cu)基板上微焊點(diǎn)斷口的相關(guān)性
        5.3.1 時(shí)效時(shí)間對(duì)剪切強(qiáng)度的影響
        5.3.2 時(shí)效時(shí)間對(duì)斷裂模式及塑性的影響
        5.3.3 鍍鎳層對(duì)微焊點(diǎn)斷裂機(jī)理的影響
    5.4 微量元素對(duì)微焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度和塑性的影響機(jī)理
        5.4.1 Cu基板上的影響機(jī)理
        5.4.2 Ni(Cu)基板上的影響機(jī)理
    5.5 本章小結(jié)
第6章 SSn₅Sb-xCuNiAg/Cu微焊點(diǎn)壓入塑性及抗高溫蠕變機(jī)理
    6.1 引言
    6.2 高溫時(shí)效后常溫下壓入力學(xué)行為
        6.2.1 硬度隨時(shí)效相關(guān)性
        6.2.2 彈性模量隨時(shí)效相關(guān)性
    6.3 原位壓入力學(xué)性能與實(shí)時(shí)溫度的相關(guān)性
        6.3.1 硬度隨溫度的變化
        6.3.2 彈性模量隨溫度的變化
        6.3.3 塑性因子隨溫度的變化
    6.4 微焊點(diǎn)高溫蠕變性能分析
        6.4.1 納米壓痕法測試蠕變性能的應(yīng)用
        6.4.2 不同成分組成的微焊點(diǎn)蠕變性能
        6.4.3 微量元素的作用及蠕變機(jī)理
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號(hào)：3914255