微量稀土Sm对Sn-Cu-Ni钎料及焊点界面化合物的影响

发布时间：2017-04-13 18:08

  本文关键词：微量稀土Sm对Sn-Cu-Ni钎料及焊点界面化合物的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：网络和信息经济是当今世界发展最为迅速的产业领域之一,其基础是微电子工业。连接是电子产品制造中的一项关键技术,既要保证芯片的设计性能,又是制约电子产品生产效率和可靠性的瓶颈。可靠的连接需要性能优良的钎料,Sn-Cu系无铅钎料由于成本低,且物理、力学性能均能满足多种钎焊方法的要求,已成为目前使用量最大的无铅钎料品种之一。本文以Sn-0.7Cu-0.05Ni钎料合金为研究对象,通过添加不同质量(0,0.25,0.05,0.1,0.2 wt%)的稀土钐(Sm),来研究Sn-0.7Cu-0.05Ni-XSm钎料的熔点、润湿性等性能和与裸铜PCB板形成的焊点的界面组织及抗剪性能的变化,并在160℃下进行24 h、96 h和360 h时效试验。利用DSC来测量Sm不同含量下钎料的熔点变化,结果表明,适量的Sm可使Sn-0.7Cu-0.05Ni钎料的熔点有所降低,当Sm含量为0.05%时钎料熔点最低,为226.81℃。通过Auto CAD测量钎料在铜片上的铺展面积来比较Sm不同含量对钎料润湿性的影响,结果表明,适量的Sm可提高钎料的润湿性,当Sm的含量为0.1%时,钎料润湿性最好。利用扫描电镜(SEM)对焊点显微组织观察和分析,结果表明,在形成焊点的过程中,稀土Sm的加入可以改善界面化合物(IMC)形貌并抑制其生长,但并不会改变界面化合物的化学组成,仍为(Cu,Ni)6Sn5。进行时效后发现,界面化合物由于发生纵向生长和相对较快的横向生长,形貌由初始的扇贝状向平直均匀的状态转变,厚度也增加;Sm可以抑制时效过程中界面化合物的生长,当Sm含量为0.025%时抑制作用最好,随着Sm含量的增加,仍会起到抑制作用,但效果在减弱,直到不起作用。对不同Sm含量焊点做剪切试验,结果表明,适量Sm可以提高焊点的抗剪强度。当Sm含量为0.025%时,焊点抗剪强度最高,随着Sm含量的增加,焊点抗剪强度下降。经160℃、360 h时效,Sm添加量在0.025%~0.05%范围内,焊点抗剪强度高于不含Sm焊点。
【关键词】：Sn-0.7Cu-0.05Ni 界面化合物 抗剪强度 Sm
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG425
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 研究背景10
• 1.3 无铅钎料研究现状10-14
• 1.3.1 Sn-Ag系钎料11-12
• 1.3.2 Sn-Cu系钎料12-13
• 1.3.3 Sn-Bi系钎料13
• 1.3.4 Sn-Zn系钎料13-14
• 1.3.5 Sn-Ag-Cu系钎料14
• 1.4 稀土元素14-17
• 1.4.1 稀土元素简介14-15
• 1.4.2 稀土元素在无铅钎料中的作用15-17
• 1.5 本文研究内容17-18
• 第2章 材料的制备与试验方法18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 钎料合金的制备18-20
• 2.3 试样的制备20-22
• 2.3.1 铺展试样的制备20-21
• 2.3.2 BGA试样的制备21-22
• 2.4 试验内容22-24
• 2.4.1 钎料熔点的测量22-23
• 2.4.2 铺展面积的测量23
• 2.4.3 焊点界面的观察23
• 2.4.4 剪切试验23
• 2.4.5 等温时效试验23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 稀土Sm含量对Sn-0.7Cu-0.05Ni钎料熔点及润湿性的影响25-30
• 3.1 引言25
• 3.2 稀土Sm含量对钎料熔点的影响25-27
• 3.3 稀土Sm含量对钎料润湿性的影响27-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第4章 稀土Sm含量对Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu焊点界面化合物的影响30-38
• 4.1 引言30
• 4.2 焊点界面原始形貌30-32
• 4.3 时效后Sm含量对焊点界面化合物的影响32-36
• 4.4 焊点界面化合物生长分析36-37
• 4.5 本章小节37-38
• 第5章 稀土Sm含量对Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu焊点抗剪强度的影响38-44
• 5.1 引言38
• 5.2 试验方法38-39
• 5.3 时效前焊点抗剪强度变化39-40
• 5.4 时效后焊点抗剪强度变化40-43
• 5.5 本章小结43-44
• 结论44-45
• 参考文献45-49
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文49-50
• 致谢50

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