合金化对SnBi基低温焊料合金可焊性和可靠性的影响

发布时间：2021-10-29 13:45

　　近年来,随着封装技术的发展,封装趋于集成化、小型化、多功能化和高密度化。3D封装和Sip技术的崛起要求使用低温焊接技术,传统的Sn-Ag系焊料合金已不能满足封装应用的要求,迫切需要开发新型高可靠性低温焊料合金。本文以SnBi基低温焊料合金为基体,添加微量Ag、Cu、Co和Ni元素形成五元SnBi57AgCuCo和SnBi45AgCuNi焊料合金,通过微观组织、热导率、熔化特性、润湿性、力学性能分析测试研究焊料合金的可焊性,并通过分析热作用对微观组织、失效模式和剪切强度的影响以及板级跌落测试研究复合焊点的可靠性,具体研究内容和结论如下:通过添加微量Ag、Cu、Co和Ni元素研究SnBi57AgCuCo和SnBi45AgCuNi焊料合金的熔化特性、导热性和润湿性。试验表明:微量Ag、Cu、Co和Ni元素的添加不会影响SnBi57AgCuCo和SnBi45AgCuNi焊料合金的熔化开始温度,焊料合金中Sn和Bi元素成分在共晶点附近时,微量元素的添加降低SnBi57AgCuCo焊料合金的液相线温度,熔程缩短,Bi元素含量降低导致SnBi45AgCuNi焊料合金的液相线温度升高,熔程增大,微量A... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 微电子封装发展概述及趋势
    1.2 封装材料的无铅化
    1.3 常用的Sn基无铅焊料合金
        1.3.1 Sn-Cu系无铅焊料
        1.3.2 Sn-Ag系无铅焊料
        1.3.3 Sn-Zn系无铅焊料
        1.3.4 Sn-Bi系无铅焊料
        1.3.5 Sn-In系无铅焊料
    1.4 Sn基焊料合金与基体之间的界面反应
        1.4.1 Sn与 Cu的界面反应
        1.4.2 Sn与 Au的界面反应
        1.4.3 Sn与 Ag的界面反应
        1.4.4 Sn与 Ni的界面反应
    1.5 低温无铅焊料合金的研究现状
    1.6 选题的意义及研究内容
2 试验材料及方法
    2.1 SnBi基低温焊料合金的熔炼
    2.2 焊料合金的DSC测试
    2.3 焊料合金的热导率测试
    2.4 低温焊料合金的润湿性试验
        2.4.1 低温焊料合金的铺展率测试
        2.4.2 低温焊料合金的润湿曲线测试
    2.5 焊料合金的力学性能测试
        2.5.1 焊料合金的拉伸性能测试
        2.5.2 焊料合金的显微硬度测试
    2.6 焊料合金的微观组织分析
    2.7 焊接接头样品的制备
    2.8 复合焊点的剪切强度测试
    2.9 焊接接头的可靠性试验
        2.9.1 低温焊料合金的温度循环测试
        2.9.2 板级跌落测试
3 SnBi基焊料合金的可焊性研究
    3.1 引言
    3.2 微量元素添加对SnBi基焊料合金熔化特性的影响
    3.3 微量元素添加对SnBi基焊料合金热导率的影响
    3.4 微量元素添加对SnBi基焊料合金润湿性的影响
        3.4.1 SnBi基焊料合金的铺展率分析
        3.4.2 SnBi基焊料合金的润湿平衡曲线分析
    3.5 本章小结
4 SnBi基焊料合金微观组织与力学性能之间的关系
    4.1 引言
    4.2 SnBi基焊料合金微观组织的分析
    4.3 SnBi基焊料合金力学性能的结果与分析
        4.3.1 SnBi基焊料合金拉伸性能的结果与分析
        4.3.2 SnBi基焊料合金拉伸断口形貌的分析
        4.3.3 SnBi基焊料合金显微硬度的分析
    4.4 本章小结
5 SnBi基焊料合金焊点的可靠性及失效分析研究
    5.1 引言
    5.2 热影响对SnBi焊料合金焊点可靠性的研究
        5.2.1 时效对SnBi基焊料合金焊点的可靠性研究
        5.2.2 温度循环对SnBi基焊料合金焊点的可靠性研究
        5.2.3 热作用对SnBi基焊料合金焊点的失效分析
    5.3 SnBi基焊料合金焊点的剪切强度
    5.4 SnBi基焊料合金焊点的跌落性能
    5.5 本章小结
6 全文结论
参考文献
附录
    A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
    B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
    C.学位论文数据集
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]低温无铅焊料[J]. 刘平,龙郑易,顾小龙,冯吉才,宋晓国.  电子工艺技术. 2014(04)
[2]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)
[3]Sn-Cu、Sn-Ag-Cu系无铅钎料的钎焊特性研究[J]. 杜长华,陈方,杜云飞.  电子元件与材料. 2004(11)
[4]电子封装无铅化现状[J]. 田民波,马鹏飞,张成.  印制电路信息. 2004(03)
[5]锡锌钎料的腐蚀行为[J]. 夏志东,穆楠,史耀武.  中国腐蚀与防护学报. 2003(04)
[6]长期接触低浓度铅对人体健康的影响[J]. 刘乃家.  上海预防医学杂志. 1995(11)

硕士论文
[1]基于纳米铜介质材料的铜-铜互连力学及电学性能研究[D]. 高润华.重庆大学 2017
[2]SAC305合金的热疲劳特性及复合/合金化对基体焊料性能的影响[D]. 唐琴.重庆大学 2014



本文编号：3464766