基于摩擦焊的CGA焊柱互连工艺及显微组织研究
发布时间：2020-12-16 18:54
面阵列封装中,CGA器件封装高度更高、散热性更好,热失配在钎料互连中引起的剪切应变也更小,与BGA器件相比具有更高的可靠性。传统的CGA器件封装多通过模具装置进行焊柱定位,之后通过回流焊连接焊柱与焊盘;但模具会阻挡传热导致焊点受热不良、连接质量难以保证。借鉴搅拌摩擦焊工艺及原理,本文提出一种基于摩擦焊的CGA焊柱互连工艺。进行了焊柱转速为1600 r/min、连接时间13 s的63Sn37Pb钎料/黄铜柱的摩擦焊试验,对焊点的整体形貌、分区组织以及界面进行了研究,利用ANSYS软件对摩擦焊过程进行了仿真计算,并对温度场仿真结果进行了热电偶温度测试验证。研究发现:1.黄铜柱与钎料球之间生成了厚约2μm的界面连接层,界面位置没有间隙或裂缝等焊接缺陷。2.摩擦焊热-机作用下,钎料区形成了不同形态和尺寸的组织。距黄铜柱界面约40μm范围内,尺寸约为1μm3μm的细碎颗粒状α-Pb相弥散分布于β-Sn基体中,微量的Zn元素由黄铜柱扩散到近界面区,形成包含多条长约2μm3μm的条状α-Pb相的小块区域。距界面40μm200μm范围内...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 面阵列封装工艺
1.2.2 搅拌摩擦焊组织
1.2.3 搅拌摩擦焊仿真
1.3 本文主要研究内容
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 引言
2.2 试验材料
2.3 试验设备及参数
2.4 试验过程
2.4.1 摩擦焊工艺及焊前处理
2.4.2 表征方法
2.5 本章小结
第3章 Sn37Pb/黄铜（H62）CGA焊点成形及组织分布
3.1 引言
3.2 焊点微观组织
3.2.1 焊点整体形貌
3.2.2 焊柱两侧钎料组织及界面连接
3.2.3 焊柱底部钎料组织及界面连接
3.3 本章小结
第4章 Sn37Pb/黄铜（H62）CGA焊点摩擦焊有限元模型仿真
4.1 引言
4.2 摩擦焊焊点仿真模型建立
4.2.1 有限元网格划分
4.2.2 材料参数定义
4.2.3 力学边界条件及载荷参数定义
4.2.4 热力学边界条件
4.2.5 接触定义
4.3 焊点温度场计算结果
4.3.1 不同时刻焊点温度
4.3.2 10s焊点温度
4.3.3 温度测试结果
4.4 焊点应变场计算结果
4.5 温度应力条件与组织形成关系
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜柱栅阵列互连结构的剪切行为[J]. 赵智力,徐希锐,孙凤莲,杨建国. 焊接学报. 2015(04)
[2]CCGA封装特性及其在航天产品中的应用[J]. 吕强,尤明懿,陈贺贤,张朝晖,唐飞. 电子工艺技术. 2014(04)
[3]航空产品混装PCB回流焊工艺优化[J]. 凌月红. 航空电子技术. 2013(01)
[4]5052铝合金薄板搅拌摩擦焊接头组织和力学性能研究[J]. 任志远,张燕,金丹萍,吕波. 热加工工艺. 2013(05)
[5]微电子封装技术及发展趋势综述[J]. 关晓丹,梁万雷. 北华航天工业学院学报. 2013(01)
[6]无铅BGA焊接工艺方法研究[J]. 杜爽,徐伟玲. 宇航材料工艺. 2012(06)
[7]浅析未来微电子封装技术发展趋势[J]. 李荣茂,陆建胜. 科技创新导报. 2011(36)
[8]63Sn-37Pb钎料合金在非比例循环加载下的非弹性流动特性研究[J]. 罗艳,高庆,陈臻林. 应用力学学报. 2011(06)
[9]影响BGA封装焊接技术的因素研究[J]. 王永彬. 电子工艺技术. 2011(03)
[10]Sn3.8Ag0.7Cu和Sn37Pb焊点界面显微结构研究[J]. 刘平,姚琲,顾小龙,赵新兵,刘晓刚. 电子显微学报. 2011(02)
博士论文
[1]镁合金搅拌摩擦焊接头的显微组织及力学性能[D]. 徐安莲.重庆大学 2016
硕士论文
[1]6061铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺及机理研究[D]. 刘朝磊.哈尔滨工业大学 2015
[2]BGA封装的可靠性模拟与实验验证[D]. 薛明阳.华南理工大学 2013
[3]高密度大尺寸CCGA二级封装可靠性分析及结构设计[D]. 陈莹磊.哈尔滨工业大学 2010
[4]基于机器视觉的芯片BGA封装焊球缺陷检测及MATLAB仿真[D]. 贾伟妙.合肥工业大学 2009
本文编号：2920622
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 面阵列封装工艺
1.2.2 搅拌摩擦焊组织
1.2.3 搅拌摩擦焊仿真
1.3 本文主要研究内容
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 引言
2.2 试验材料
2.3 试验设备及参数
2.4 试验过程
2.4.1 摩擦焊工艺及焊前处理
2.4.2 表征方法
2.5 本章小结
第3章 Sn37Pb/黄铜（H62）CGA焊点成形及组织分布
3.1 引言
3.2 焊点微观组织
3.2.1 焊点整体形貌
3.2.2 焊柱两侧钎料组织及界面连接
3.2.3 焊柱底部钎料组织及界面连接
3.3 本章小结
第4章 Sn37Pb/黄铜（H62）CGA焊点摩擦焊有限元模型仿真
4.1 引言
4.2 摩擦焊焊点仿真模型建立
4.2.1 有限元网格划分
4.2.2 材料参数定义
4.2.3 力学边界条件及载荷参数定义
4.2.4 热力学边界条件
4.2.5 接触定义
4.3 焊点温度场计算结果
4.3.1 不同时刻焊点温度
4.3.2 10s焊点温度
4.3.3 温度测试结果
4.4 焊点应变场计算结果
4.5 温度应力条件与组织形成关系
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜柱栅阵列互连结构的剪切行为[J]. 赵智力,徐希锐,孙凤莲,杨建国. 焊接学报. 2015(04)
[2]CCGA封装特性及其在航天产品中的应用[J]. 吕强,尤明懿,陈贺贤,张朝晖,唐飞. 电子工艺技术. 2014(04)
[3]航空产品混装PCB回流焊工艺优化[J]. 凌月红. 航空电子技术. 2013(01)
[4]5052铝合金薄板搅拌摩擦焊接头组织和力学性能研究[J]. 任志远,张燕,金丹萍,吕波. 热加工工艺. 2013(05)
[5]微电子封装技术及发展趋势综述[J]. 关晓丹,梁万雷. 北华航天工业学院学报. 2013(01)
[6]无铅BGA焊接工艺方法研究[J]. 杜爽,徐伟玲. 宇航材料工艺. 2012(06)
[7]浅析未来微电子封装技术发展趋势[J]. 李荣茂,陆建胜. 科技创新导报. 2011(36)
[8]63Sn-37Pb钎料合金在非比例循环加载下的非弹性流动特性研究[J]. 罗艳,高庆,陈臻林. 应用力学学报. 2011(06)
[9]影响BGA封装焊接技术的因素研究[J]. 王永彬. 电子工艺技术. 2011(03)
[10]Sn3.8Ag0.7Cu和Sn37Pb焊点界面显微结构研究[J]. 刘平,姚琲,顾小龙,赵新兵,刘晓刚. 电子显微学报. 2011(02)
博士论文
[1]镁合金搅拌摩擦焊接头的显微组织及力学性能[D]. 徐安莲.重庆大学 2016
硕士论文
[1]6061铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺及机理研究[D]. 刘朝磊.哈尔滨工业大学 2015
[2]BGA封装的可靠性模拟与实验验证[D]. 薛明阳.华南理工大学 2013
[3]高密度大尺寸CCGA二级封装可靠性分析及结构设计[D]. 陈莹磊.哈尔滨工业大学 2010
[4]基于机器视觉的芯片BGA封装焊球缺陷检测及MATLAB仿真[D]. 贾伟妙.合肥工业大学 2009
本文编号：2920622
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2920622.html
