Ni-W-P/Cu双镀层锡基焊点界面反应及力学性能研究
发布时间：2021-10-12 04:37
在电子封装领域,可靠的无铅锡基焊点是电子元器件长时间服役的重要保证。一方面由于无铅锡基钎料与传统的Sn-Pb系钎料相比熔化温度及Sn所占质量比更高,导致了电子元器件在钎焊封装过程中的Cu材质基板与Sn基无铅钎料之间的焊接反应速率更快,而更快的焊接反应速率将会影响封装焊点的可靠性。另一方面由于常见Cu材质基板与传统的Sn基无铅钎料的钎焊反应过程中焊接反应速率过快及老化过程中焊点界面会产生Cu3Sn相,而Cu3Sn相内部及界面层会产生各种缺陷严重影响电子封装焊点可靠性。一种新型的双镀层Cu/Ni-W-P结构的应用可以较好地解决上述问题,但关于双镀层Cu基板与无铅钎料的界面反应及力学性能的研究尚不明晰,本文将选用应用最为广泛的Sn-3.0Ag-0.5Cu（SAC305）无铅钎料作为本文使用的钎料应用于实验中,系统的研究了双镀层焊点界面反应及其力学性能。为了研究Cu基板表面粗糙度对镀层表征及其与SAC305封装焊点的界面结构的影响,采用不同种类的砂纸（800,1500,2000,3000,抛光）将Cu基板打磨后通过水浴自催化沉积的方式在不粗糙Cu基板...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SAC305/Ni-W-P/Cu焊点接头样品的示意图(单位：mm)
Ni-W-P镀层表征形貌观察图3.1展示的是光滑的Cu基板经过不同粗糙度砂纸打磨后通过水浴自沉积 30min 后的 Ni-W-P 表征形貌 SEM 图。如图所示 Ni-W-P 在 Cu 基板表面以近似饱满圆状颗粒抱团堆积。经测量后的图 3.1（a-e）所示的晶粒直径分别为 2.15, 2.17，3.18，2.74，2.84μm。 分析认为界面粗糙度对化学镀 Ni-W-P颗粒的影响较小，但可以明显观察到粗糙基板（图 3.1a-c）镀层表面分布着更多细小颗粒，推测其为 W 颗粒沉积。Y.X Wang 等人发现化学镀 Ni-P 层可以使粗糙界面变得平整，降低表面粗糙度[42]。图 3.2 展示了远景低倍 2000 目打磨 Cu 基板表面在 85oC 水浴温度下化学自沉积镀 30min 后的 Ni-W-P 层表面 EDS 图，从元素色谱图中可以观察到大量 Ni, W, P 分布在基板表面
在 85 oC 水浴温度下化学镀 30 min 后的 Ni-W-P有元素映射;（b）表面电镜原貌;（c）Ni 元素映（e）W 元素映射ment mapping analysis of the surface of Cu substrar and electroless plating with water bath temperatur) Ni-W-P; (b) electron microscopies; (c) Ni; (d) P; (i-W-P/粗糙Cu焊点界面演化规律示了光滑 Cu 基板（抛光）表面化学镀 Ni件下回流 5min 后的横截面以及 Top view 可以观察到图上部分为 SAC305 钎料，下近钎料侧有一层薄 Ni-W-P 层。而在钎料物 IMC，其成分通过能谱 1 位置上的 EDS% Cu-42.11at.% Sn（图 3.3c 所示），这表面钎料后获得其形貌二次电子图如 3.3
【参考文献】：
期刊论文
[1]电沉积参数对电解铜箔性能影响研究[J]. 徐建平. 世界有色金属. 2018(14)
[2]Sn-9Zn/Cu焊点界面反应及其化合物生长行为[J]. 李双,胡小武,徐涛,李玉龙,江雄心. 电子元件与材料. 2017(11)
[3]基板稀土微合金化对Sn3Ag0.5Cu/Cu钎焊界面反应的影响[J]. 徐涛,胡小武,江雄心. 电子元件与材料. 2016(02)
[4]杂质离子对电解铜箔生产质量的影响[J]. 张丰如,赖俐超,唐春保. 电镀与精饰. 2015(06)
[5]纳米晶铜表面化学镀Ni-P合金的研究[J]. 张琼,卫英慧,杜华云,侯利锋,吴晶莹. 稀有金属材料与工程. 2012(S2)
[6]电子封装与微组装密封技术发展[J]. 王俊峰. 电子工艺技术. 2011(04)
[7]应力对Ag颗粒增强SnCu基复合钎料蠕变性能的影响[J]. 闫焉服,徐健,郭晓晓,冯丽芳,赵培峰. 材料研究学报. 2009(01)
[8]微尺寸SnAg凸点中孔洞生长机理的研究[J]. 林小芹,罗乐. 稀有金属材料与工程. 2008(11)
[9]化学镀镍磷合金“配位催化机理”探讨[J]. 曲志涛. 电镀与环保. 2007(05)
[10]Ni-P化学镀层对工件表面粗糙度的影响[J]. 汪玉祥,周苏闽,潘成,殷镕溶. 表面技术. 2007(03)
博士论文
[1]Sn基钎料/Cu界面柯肯达尔空洞机理研究[D]. 杨扬.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]Cu/Ni（P）双镀层锡基焊点界面结构及其性能研究[D]. 徐涛.南昌大学 2018
本文编号：3431903
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SAC305/Ni-W-P/Cu焊点接头样品的示意图(单位：mm)
Ni-W-P镀层表征形貌观察图3.1展示的是光滑的Cu基板经过不同粗糙度砂纸打磨后通过水浴自沉积 30min 后的 Ni-W-P 表征形貌 SEM 图。如图所示 Ni-W-P 在 Cu 基板表面以近似饱满圆状颗粒抱团堆积。经测量后的图 3.1（a-e）所示的晶粒直径分别为 2.15, 2.17，3.18，2.74，2.84μm。 分析认为界面粗糙度对化学镀 Ni-W-P颗粒的影响较小，但可以明显观察到粗糙基板（图 3.1a-c）镀层表面分布着更多细小颗粒，推测其为 W 颗粒沉积。Y.X Wang 等人发现化学镀 Ni-P 层可以使粗糙界面变得平整，降低表面粗糙度[42]。图 3.2 展示了远景低倍 2000 目打磨 Cu 基板表面在 85oC 水浴温度下化学自沉积镀 30min 后的 Ni-W-P 层表面 EDS 图，从元素色谱图中可以观察到大量 Ni, W, P 分布在基板表面
在 85 oC 水浴温度下化学镀 30 min 后的 Ni-W-P有元素映射;（b）表面电镜原貌;（c）Ni 元素映（e）W 元素映射ment mapping analysis of the surface of Cu substrar and electroless plating with water bath temperatur) Ni-W-P; (b) electron microscopies; (c) Ni; (d) P; (i-W-P/粗糙Cu焊点界面演化规律示了光滑 Cu 基板（抛光）表面化学镀 Ni件下回流 5min 后的横截面以及 Top view 可以观察到图上部分为 SAC305 钎料，下近钎料侧有一层薄 Ni-W-P 层。而在钎料物 IMC，其成分通过能谱 1 位置上的 EDS% Cu-42.11at.% Sn（图 3.3c 所示），这表面钎料后获得其形貌二次电子图如 3.3
【参考文献】：
期刊论文
[1]电沉积参数对电解铜箔性能影响研究[J]. 徐建平. 世界有色金属. 2018(14)
[2]Sn-9Zn/Cu焊点界面反应及其化合物生长行为[J]. 李双,胡小武,徐涛,李玉龙,江雄心. 电子元件与材料. 2017(11)
[3]基板稀土微合金化对Sn3Ag0.5Cu/Cu钎焊界面反应的影响[J]. 徐涛,胡小武,江雄心. 电子元件与材料. 2016(02)
[4]杂质离子对电解铜箔生产质量的影响[J]. 张丰如,赖俐超,唐春保. 电镀与精饰. 2015(06)
[5]纳米晶铜表面化学镀Ni-P合金的研究[J]. 张琼,卫英慧,杜华云,侯利锋,吴晶莹. 稀有金属材料与工程. 2012(S2)
[6]电子封装与微组装密封技术发展[J]. 王俊峰. 电子工艺技术. 2011(04)
[7]应力对Ag颗粒增强SnCu基复合钎料蠕变性能的影响[J]. 闫焉服,徐健,郭晓晓,冯丽芳,赵培峰. 材料研究学报. 2009(01)
[8]微尺寸SnAg凸点中孔洞生长机理的研究[J]. 林小芹,罗乐. 稀有金属材料与工程. 2008(11)
[9]化学镀镍磷合金“配位催化机理”探讨[J]. 曲志涛. 电镀与环保. 2007(05)
[10]Ni-P化学镀层对工件表面粗糙度的影响[J]. 汪玉祥,周苏闽,潘成,殷镕溶. 表面技术. 2007(03)
博士论文
[1]Sn基钎料/Cu界面柯肯达尔空洞机理研究[D]. 杨扬.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]Cu/Ni（P）双镀层锡基焊点界面结构及其性能研究[D]. 徐涛.南昌大学 2018
本文编号：3431903
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