锡基钎料/Kovar合金焊点界面结构演化及其剪切断裂机理研究

发布时间：2024-04-19 05:09

　　随着电子封装工业的高速发展,实际工业生产对结合金属、陶瓷(硬玻璃)多方优势性能的钎焊连接件提出了新的要求。Kovar合金在固定温度范围内的热膨胀系数与陶瓷(硬玻璃)具有高度的相似性,导致其在电子封装领域占有其他金属材料无法替代的地位。Kovar合金在真空电子产品中的广泛应用将引起其在服役过程中的一系列问题,而对Kovar合金与Sn基钎料之间钎焊反应的研究极其匮乏,深入细致研究其焊点界面反应及可靠性,对Kovar合金在电子封装领域中的应用具有重大意义。本文选用综合性能较为优异的Sn37Pb焊膏和Kovar合金作为实验钎料和母材。本文通过将Sn基钎料/Kovar焊点分别置于120、150和170℃三种温度下的恒温时效炉中执行时效处理,时效时间分别为0,24,120,240和360小时,以此探究Sn基钎料/Kovar焊点界面反应以其微观组织机构演化。实验结果表明,回流反应后,大量的IMC(AuSSn4,(Au,Ni)Sn4)分布在钎料基体中,Sn37Pb钎料和Ni层之间形成双层IMC结构:(Ni,Au)3Sn4相和AuSn4相。随着时效时间的延长,Sn37Pb/Kovar焊点界面IMCs层组...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１Ｓｎ３７Ｐｂ／Ｃｕ／Ｋｏｖａｒ搭接剪切试样示意图（单位：ｍｍ）??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｓｎ３７Ｐｂ／Ｃｕ／Ｋｏｖａｒ?ｊｏｉｎｔ?ｓｈｅａｒ?ｓａｍｐｌｅ?（ｕｎｉｔ：?ｍｍ）??

，置于空气中冷却。??其中，固态时效时间分别为２４，?１２０，?２４０和３６０小时。??２．３．３剪切实验??焊点的剪切强度被认为是评价焊点可靠性最重要的依据之一，为了研究不??同服役条件对焊点可靠性的影响，通过测试焊点的剪切力来研宄焊点的可靠性??是较为合理的。??制备搭接焊点....

图３．１?Ｋｏｖａｉ？合金基板的微观结构图：（ａ）?ＳＥＭ图像；（ｂ）?ＡＦＭ图像??Ｆｉｇ．?３．１?Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?Ｋｏｖａｒ?ａｌｌｏｙ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ，?（ａ）?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅ，?（ｂ）?ＡＦＭ?ｉｍａｇｅ??图３．２显示了?Ｓｎ３７Ｐｂ／Ａｕ／Ｎｉ／Ｋｏｖａｒ接头焊点在２５０°Ｃ下回流５分钟后的界??

?第３章Ｓｎ３７Ｐｂ／Ｋｏｖａｒ焊点界面ＩＭＣｓ的形成及其演化规律???图３．１?Ｋｏｖａｉ？合金基板的微观结构图：（ａ）?ＳＥＭ图像；（ｂ）?ＡＦＭ图像??Ｆｉｇ．?３．１?Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?Ｋｏｖａｒ?ａｌｌｏｙ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ，?（ａ）....

图３．３回流焊点界面的元素映射分析：（ａ）透射电子显微镜图像；（ｂ）所有元素叠加；??（ｃ）铁元素；（ｄ）镍元素；（ｅ）铅元素；（ｆ）锡元素；（ｇ）金元素??Ｆｉｇ．?３．３Ｅｌｅｍｅｎｔ?ｍａｐｐｉｎｇ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｓ－ｒｅｆｌｏｗ?ｓｏｌｄｅｒ?ｊｏｉｎｔ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，?（ａ）?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅ，?（ｂ）??ｏｖｅｒｌａｙｉｎｇ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍａｐｐｉｎｇ?ｆｏｒ?Ｆｅ，?Ｎｉ，?Ｐｂ，?Ｓｎ，?Ａｕ，?（ｃ）?Ｆｅ?ｅｌ?

Ｓ８Ｍ??图３．２?２５０°Ｃ下回流５分钟的Ｓｎ３７Ｐｂ／Ｋｏｖａｒ接头的横截面图??Ｆｉｇ．?３．２?Ｔｈｅ．?ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ?ＳＥＭ?ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ?ｏｆ?Ｓｎ３７Ｐｂ／Ｋｏｖａｒ?ｓｏｌｄｅｒ?ｊｏｉｎｔ?ａｆｔｅｒ?ｒｅ?ｆｌｏｗｉｎｇ?ａｔ??２５....

图３．４?（ａ）图３．３ａ放大图；（ｂ）图３．４ａ界面ＩＭＣ层ＢＦ－ＴＥＭ显微图；（ｃ－ｅ）图３．４ｂ??所示界面ＩＭＣ层红色圆圈区域电子衍射图??Ｆｉｇ．?３．４?（ａ）?Ｔｈｅ?ｍａｇｎｉｆｉｅｄ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?Ｆｉｇ．?３．３ａ，?（ｂ）?ＢＦ－ＴＥＭ?ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ?ＩＭＣ??ｌａｙｅｒ?ｉｎ?Ｆｉｇ．?３．４ａ，?（ｃ－ｅ）?ａｎｄ?ｉｔｓ?ｓｅｌｅｃｔｅｄ?ｒｅｄ?ｃｉｒｃｌｅ?ａｒｅａ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ?

?第３章Ｓｎ３７Ｐｂ／Ｋｏｖａｒ焊点界面ＩＭＣｓ的形成及其演化规律???—??图３．４?（ａ）图３．３ａ放大图；（ｂ）图３．４ａ界面ＩＭＣ层ＢＦ－ＴＥＭ显微图；（ｃ－ｅ）图３．４ｂ??所示界面ＩＭＣ层红色圆圈区域电子衍射图??Ｆｉｇ．?３．４?（ａ）?Ｔｈｅ?ｍａｇｎｉｆｉｅｄ?....

本文编号：3958270