钎焊界面气泡演变行为及对界面反应的影响

发布时间：2017-12-03 09:09

  本文关键词：钎焊界面气泡演变行为及对界面反应的影响

  更多相关文章： 界面气泡 电子封装 界面反应 金属间化合物 同步辐射

【摘要】：随着大规模集成电路不断向高密度、高集成度、小尺寸方向发展,如何提高产品合格率和焊接可靠性已是当代电子制造业发展的关键技术和核心科学问题。影响电子器件可靠性的因素有很多,其中孔洞被公认为是焊点失效最主要的原因之一。焊点中的孔洞主要是回流焊过程中助焊剂等挥发物产生的气泡滞留在熔融焊料中形成的。因此,对于提高电子器件的可靠性而言,深入了解焊点中孔洞的大小、形态、分布、形成机理和控制因素是非常重要和迫切的。这涉及到焊点中气泡的形成、长大、运动及随后的聚集、合并、排出等相关问题。本文选用Sn-0.7Cu和Sn-3.5Ag无铅钎料为研究对象,利用同步辐射实时成像技术观测了钎焊界面气泡的演变行为。发现,钎焊固/液界面上的气泡对界面IMC的生长有很大影响,气泡通过影响原子扩散影响IMC生长行为,IMC生长也会影响气泡生长、合并、上浮等行为。主要结论如下：(1)气泡在固液界面上异质形核比均质形核更容易,二种情况下形核临界半径均为：但是,对于气泡临界形核体积却有实验得到fp)的值介于0.5和1之间,气泡在界面上均质形核的临界气泡体积要比异质形核大1到2倍。使用同步辐射实时成像技术观察到气泡在界面上形核后,它的体积与钎焊温度成正比。气泡体积随温度的升高而增大。体积的增大使得相邻的气泡相互接触最终合并为一个大气泡。并且在表面张力的作用下,气泡形状最后成为半球形。(2)钎焊界面IMC演化和界面气泡是相互影响的。实验结果显示位于气泡下方的铜界面高于其它位置。同时,位于气泡底端的IMC尺寸大于其他区域。气泡体积越大它的影响区域越大。对钎焊界面反应实时观察发现IMC的生长影响气泡形状的变化。当IMC厚度超过界面气泡中心处时,气泡形状从半球形变为椭圆形。当IMC溶解到气泡中心以下时,气泡恢复半球形。(3)在热迁移条件下,同步辐射实时成像发现随着钎焊温度升高,热端和冷端IMC均开始生长,直到保温初期热端IMC开始逐渐溶解,在热迁移作用下溶解的铜从热端向冷端扩散导致两端的IMC出现明显的非对称生长。这种非对称生长使热端界面气泡发生迁移,气泡从热端垂直运动到冷端并且附着在冷端已经生长的IMC上。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG454

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 智晶;;浅谈半导体封装工艺[J];科技致富向导;2011年24期

2 赵国玉;廖华冲;朱文兵;;BGA焊接可靠性分析及工艺改进[J];兵工自动化;2010年03期

3 闵文锦;宣天鹏;;锡基无铅电子焊料的研究进展与发展趋势[J];金属功能材料;2009年02期

4 鲜飞;;无铅焊接技术概述[J];印制电路信息;2009年04期

5 房卫萍;史耀武;夏志东;雷永平;郭福;;电子组装用高温无铅钎料的研究进展[J];电子元件与材料;2009年03期

6 刘凤美;陈平;;锌基中温钎料的研究[J];材料研究与应用;2008年02期

7 雷明;;浅谈无铅焊接工艺[J];商情(教育经济研究);2008年06期

8 滕云;顾本斗;;电子产品无铅焊接工艺和实施方法探讨[J];航天制造技术;2007年05期

9 王金芳;;无铅焊料及无铅焊接可靠性测试[J];福建质量管理;2007年09期

10 张华伟;李言祥;;金属熔体中气泡形核的理论分析[J];物理学报;2007年08期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 徐步陆;电子封装可靠性研究[D];中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 谷丽玉;钎焊温度和冷却速率对无铅钎焊界面结构的影响[D];大连理工大学;2012年

2 段莉蕾;无铅钎料接头界面化合物层生长及元素扩散行为[D];大连理工大学;2004年

，

本文编号：1248161