Sn基钎料/铝合金界面组织及性能研究

发布时间：2024-02-20 13:30

　　铝的软钎焊技术在电子封装领域具有广泛应用前景,钎剂辅助下进行直接软钎焊具有周期短、成本低、适应性好等优势,在微电子封装和微波组件制造领域具有很高的应用价值。Sn-Ag和Sn-Zn是最具潜力的低温钎料,已逐渐成为Al低温钎焊领域研究的热点。但是钎焊过程中在无设备辅助和无镀层条件下,Sn基钎料与Al基板相互作用机制尚不清楚,对其服役过程中界面结合可靠性也存在担忧。进一步研究钎焊界面结合机制和组织演变规律,提高接头可靠性仍是目前首先要解决的关键问题。本文以Sn基钎料/铝合金焊点为研究对象,运用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),X射线能谱分析仪(EDS),透射电子显微镜(TEM),纳米压痕测试等多种分析和测试手段,对比分析了纯Sn、Sn-Zn、Sn-Ag三种钎料在Al界面的润湿特性,系统研究了Sn基钎料/铝焊点在钎焊过程中的界面结合及其反应机理。在此基础上进一步研究了钎焊过程和时效过程中界面组织演变规律与金属间化合物(IMC)生长动力学,分析了界面结合与组织演变对接头力学性能的影响,并通过原位剪切测试和有限元模拟探讨了不同焊点界面失效机制。对比了不同熔点的各合金在高于各自熔点相...

【文章页数】：176 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1铝软钎焊技术应用

铝的软钎焊技术主要应用于电子封装领域及电器组件阶梯焊的二次焊接中,例如微波元件、均温板、散热器、雷达天线等,如图1.1所示。软钎焊较低的焊接温度可以降低焊接材料间热膨胀不匹配引起的损害,提高焊接精度。但与硬钎焊及铜的软钎焊相比,铝的软钎焊存在如下的技术难题:(1)铝化学性能活泼,....

图6.5Sn/Al接头各温度下的剪切强度与时效时间的关系

对钎焊温度250℃保温5min制备的Sn/Al接头进行时效处理,分为三种时效温度120℃、150℃及180℃,分别时效1000h。对不同时效过程的Sn/Al接头进行剪切试验,剪切强度结果如图6.5所示。从结果可以看出,在三种时效温度下,接头剪切强度均有一定增高,相同时效时间,强....

图6.6Sn-Zn/Al接头各温度下的剪切强度与时效时间的关系

同样钎焊温度250℃保温5min制备的Sn-Zn/Al接头进行不同温度的时效处理,分为三种时效温度120℃,150℃及180℃,分别时效1000h。时效过程中各接头剪切强度变化如图6.6所示。从结果来看,三种时效温度下剪切强度随时效时间延长的变化规律与Sn/Al接头相近。随时效....

图6.7Sn-Ag/Al接头各温度下的剪切强度与时效时间的关系

由于Sn-Ag钎料的熔点较Sn-Zn高,故三种时效温度取为150℃,180℃和200℃。Sn-Ag/Al接头三种时效温度下的剪切强度如图6.7所示。可以看出,Sn-Ag/Al接头剪切强度随时效时间延长的变化规律与前两种接头明显不同。随时效温度的延长,接头剪切呈下降趋势,时效400....

本文编号：3904236