窄间隙焊接Cu/Sn-0.7Cu-xNi/Cu界面形态与力学性能的研究
发布时间：2020-12-19 12:54
Sn-0.7Cu钎料凭借其原料来源丰富、杂质敏感度低、生产成本低廉等优点,广泛应用于现代光子和电子封装领域,但与传统的共晶或近共晶Sn-Pb钎料相比,仍存在较多不足,如流动性差、熔点高、热时效稳、定性差等。为进一步优化Sn-0.7Cu钎料显微组织、提高服役可靠性,可采用以下两种途径进行改性:其一是加入微量元素进行合金化,如Ni、Ge、Nd、Zn等;另一种有效途径就是添加微纳米尺寸增强颗粒,如陶瓷颗粒、氧化物颗粒、纳米管等。本课题采用机械混合法制备Ni含量分别为0.025 wt.%、0.05 wt.%、0.1 wt.%、0.2wt.%、0.4 wt.%的Sn-0.7Cu-xNi复合钎料。系统研究了Ni含量对Cu/Sn-0.7Cu-xNi/Cu焊点凝固行为、基体组织、界面金属间化合物（Intermetallic Compounds,IMC）层、工艺性能（铺展性能）及力学性能（显微硬度、拉伸性能及断口形貌）的影响规律,得出了Ni的最佳添加量为0.05 wt.%。然后对Cu/Sn-0.7Cu/Cu及Cu/Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu两种焊点进行热时效处理,研究时效过程中界面形态与力学性...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Sn-Bi二元合金相图
硕士学位论文i 钎料的保存稳定性和铺展性能也较好。但也存在一些缺点，首先，作为一，Bi 元素提高钎料脆性，使加工性能和使用性能大幅恶化[18]，此外，在焊之间会发生焊点剥离现象，即使 Bi=2 wt. %时，焊点出现剥离现象的几率。在日本，Sn-58Bi 共晶钎料凭借其较低的封装温度，已经大量使用于主板组装洲和北美地区由于 Bi 是 Pb 的副产品，从而限制了此钎料的使用；而 Bi 在量比较丰富，为 Sn-Bi 钎料在国内市场的广泛应用奠定了良好的基础[21]。2.Sn-Zn 系钎料合金近年来，Sn-Zn 系钎料凭借其原料来源广、价格低廉以及熔点与传统 Sn-Pb 优势，越来越受到电子封装行业的青睐[22]。Sn-Zn 合金二元平衡相图如图 1-2成分为 Sn-9 wt. % Zn，共晶温度为 198.5℃，室温下平衡组织为初晶 β-Sn+状 Zn。
1 绪论n-Cu 合金二元相图如图 1-3 所示，共晶成分为 Sn-0.75 wt. %Cu，共晶温度为的平衡组织为初晶 β-Sn+Cu6Sn5颗粒/Sn 共晶，但微细共晶组织 Cu6Sn5颗差，在 100℃下保温数小时便会转变为粗大的 Cu6Sn5颗粒[26-28]。Sn-Cu 钎高，属于高温封装材料，无法应用于连续热熔焊当中，而主要应用于倒装中，目前也开始应用于三维芯片堆叠技术之中[29-30]。此外，Sn-Cu 钎料合较差，使熔融钎料无法完全流出焊点间隙而导致断路现象。
【参考文献】：
期刊论文
[1]BaTiO3颗粒对SnAgCu无铅钎料组织和性能的影响[J]. 葛进国,杨莉,徐珠睿,景延峰. 热加工工艺. 2015(13)
[2]Sn0.7Cu-xEr/Cu焊点界面反应及其化合物层生长行为研究[J]. 胡小武,余啸,李玉龙,闵志先. 电子元件与材料. 2014(11)
[3]Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu界面金属间化合物生长行为[J]. 李帅,闫焉服,赵永猛,许媛媛. 材料热处理学报. 2014(05)
[4]时效处理对Sn-Zn-Ga-Nd钎焊接头界面及力学性能的影响[J]. 薛鹏,薛松柏,沈以赴. 焊接学报. 2014(01)
[5]纳米TiO2颗粒对SnAgCu钎料组织与性能的影响[J]. 张亮,韩继光,刘凤国,郭永环,何成文. 稀有金属材料与工程. 2013(09)
[6]SnAgCu/Cu钎焊接头等温时效下组织性能分析[J]. 杨思佳,杨晓华. 焊接学报. 2013(05)
[7]锌对SnxZn/Cu界面微空洞的影响[J]. 杨扬,陆皓,余春,陈俊梅,陈振英. 焊接学报. 2013(01)
[8]稀土Ce对SnAgCu合金显微组织及剪切强度的影响[J]. 刘文胜,罗莉,马运柱,彭芬,黄国基. 材料科学与工艺. 2012(06)
[9]时效对Sn3.0Cu0.15Ni/Cu界面组织的影响[J]. 钟海峰,刘平,顾小龙. 电子元件与材料. 2012(12)
[10]Effect of indium addition on the microstructural formation and soldered interfaces of Sn-2.5Bi-1Zn-0.3Ag lead-free solder[J]. Ming-jie Dong, Zhi-ming Gao, Yong-chang Liu, Xun Wang, and Li-ming Yu School of Materials Science & Engineering, Tianjin Key Laboratory of Advanced Jointing Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(11)
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
[2]SnAgCu系无铅焊点可靠性及相关理论研究[D]. 张亮.南京航空航天大学 2011
[3]Sn基复合无铅钎料的研究[D]. 刘晓英.大连理工大学 2010
[4]稀土Ce对Sn-Ag-Cu和Sn-Cu-Ni钎料性能及焊点可靠性影响的研究[D]. 王俭辛.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]微连接Cu/SAC305/Cu界面扩散动力学与几何尺寸关联研究[D]. 罗亮亮.哈尔滨理工大学 2014
[2]焊锡接点IMC层拉伸强度与断裂模式实验研究[D]. 王旭明.北京工业大学 2012
[3]窄间隙Cu/Sn-Cu-Ni-xRE/Cu微互连焊点的组演化及力学性能的尺寸效应研究[D]. 李威.华南理工大学 2012
本文编号：2925937
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Sn-Bi二元合金相图
硕士学位论文i 钎料的保存稳定性和铺展性能也较好。但也存在一些缺点，首先，作为一，Bi 元素提高钎料脆性，使加工性能和使用性能大幅恶化[18]，此外，在焊之间会发生焊点剥离现象，即使 Bi=2 wt. %时，焊点出现剥离现象的几率。在日本，Sn-58Bi 共晶钎料凭借其较低的封装温度，已经大量使用于主板组装洲和北美地区由于 Bi 是 Pb 的副产品，从而限制了此钎料的使用；而 Bi 在量比较丰富，为 Sn-Bi 钎料在国内市场的广泛应用奠定了良好的基础[21]。2.Sn-Zn 系钎料合金近年来，Sn-Zn 系钎料凭借其原料来源广、价格低廉以及熔点与传统 Sn-Pb 优势，越来越受到电子封装行业的青睐[22]。Sn-Zn 合金二元平衡相图如图 1-2成分为 Sn-9 wt. % Zn，共晶温度为 198.5℃，室温下平衡组织为初晶 β-Sn+状 Zn。
1 绪论n-Cu 合金二元相图如图 1-3 所示，共晶成分为 Sn-0.75 wt. %Cu，共晶温度为的平衡组织为初晶 β-Sn+Cu6Sn5颗粒/Sn 共晶，但微细共晶组织 Cu6Sn5颗差，在 100℃下保温数小时便会转变为粗大的 Cu6Sn5颗粒[26-28]。Sn-Cu 钎高，属于高温封装材料，无法应用于连续热熔焊当中，而主要应用于倒装中，目前也开始应用于三维芯片堆叠技术之中[29-30]。此外，Sn-Cu 钎料合较差，使熔融钎料无法完全流出焊点间隙而导致断路现象。
【参考文献】：
期刊论文
[1]BaTiO3颗粒对SnAgCu无铅钎料组织和性能的影响[J]. 葛进国,杨莉,徐珠睿,景延峰. 热加工工艺. 2015(13)
[2]Sn0.7Cu-xEr/Cu焊点界面反应及其化合物层生长行为研究[J]. 胡小武,余啸,李玉龙,闵志先. 电子元件与材料. 2014(11)
[3]Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu界面金属间化合物生长行为[J]. 李帅,闫焉服,赵永猛,许媛媛. 材料热处理学报. 2014(05)
[4]时效处理对Sn-Zn-Ga-Nd钎焊接头界面及力学性能的影响[J]. 薛鹏,薛松柏,沈以赴. 焊接学报. 2014(01)
[5]纳米TiO2颗粒对SnAgCu钎料组织与性能的影响[J]. 张亮,韩继光,刘凤国,郭永环,何成文. 稀有金属材料与工程. 2013(09)
[6]SnAgCu/Cu钎焊接头等温时效下组织性能分析[J]. 杨思佳,杨晓华. 焊接学报. 2013(05)
[7]锌对SnxZn/Cu界面微空洞的影响[J]. 杨扬,陆皓,余春,陈俊梅,陈振英. 焊接学报. 2013(01)
[8]稀土Ce对SnAgCu合金显微组织及剪切强度的影响[J]. 刘文胜,罗莉,马运柱,彭芬,黄国基. 材料科学与工艺. 2012(06)
[9]时效对Sn3.0Cu0.15Ni/Cu界面组织的影响[J]. 钟海峰,刘平,顾小龙. 电子元件与材料. 2012(12)
[10]Effect of indium addition on the microstructural formation and soldered interfaces of Sn-2.5Bi-1Zn-0.3Ag lead-free solder[J]. Ming-jie Dong, Zhi-ming Gao, Yong-chang Liu, Xun Wang, and Li-ming Yu School of Materials Science & Engineering, Tianjin Key Laboratory of Advanced Jointing Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(11)
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
[2]SnAgCu系无铅焊点可靠性及相关理论研究[D]. 张亮.南京航空航天大学 2011
[3]Sn基复合无铅钎料的研究[D]. 刘晓英.大连理工大学 2010
[4]稀土Ce对Sn-Ag-Cu和Sn-Cu-Ni钎料性能及焊点可靠性影响的研究[D]. 王俭辛.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]微连接Cu/SAC305/Cu界面扩散动力学与几何尺寸关联研究[D]. 罗亮亮.哈尔滨理工大学 2014
[2]焊锡接点IMC层拉伸强度与断裂模式实验研究[D]. 王旭明.北京工业大学 2012
[3]窄间隙Cu/Sn-Cu-Ni-xRE/Cu微互连焊点的组演化及力学性能的尺寸效应研究[D]. 李威.华南理工大学 2012
本文编号：2925937
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