倒装LED芯片Sn基键合焊料及工艺研究

发布时间：2018-08-07 17:15

【摘要】：本论文采用Sn基低温焊料将倒装LED芯片与基板进行键合。以Sn-9Zn焊料为基础合金进行芯片键合,优化键合工艺参数,并向基础合金中添加不同质量分数的Bi元素,进一步降低键合温度,目的是在200~210℃左右将芯片与基板进行低温键合。对键合的失效机理及可靠性进行分析研究,辅助采用ANSYS、ImageJ等软件分析样品的键合结构及质量,得到理论结果,与实验结果进行对比分析。Sn-Zn焊料键合工艺研究结果表明,剪切强度随压力的增加而提高,在压力达到一定程度时,压力对键合质量的影响不大;键合质量随着时间的增加而提高,当键合保温时间足够长时,时间对键合质量影响较小;气体介质对键合质量的影响也较为显著,在甲酸和真空条件下均能够得到较好的键合质量,其中,在真空条件下比甲酸条件下得到的键合剪切强度略好。实验最终确定键合工艺参数为:键合温度220℃,键合压力1.5MPa,保温时间20min,气体环境为甲酸。Sn-Zn-Bi焊料键合工艺研究结果表明,Bi元素的加入会降低焊料合金的熔点,但加入过量Bi会导致焊料合金脆化,从而影响样品的键合质量。在键合温度为210℃时,焊料合金成分为Sn-9Zn-4Bi得到最优剪切强度;将键合温度减低至200℃时,不论Bi元素的质量分数是多少,均无法得到有效地键合样品。实验证明添加纳米银可以降低Sn-Cu焊料合金的键合温度,在200℃可以得到剪切强度较好的样品。Sn-Zn焊料和Sn-Zn-Bi焊料键合样品X射线检测结果表明,键合区域形貌均匀,无明显的空洞、裂纹等缺陷。键合后的样品均呈三明治夹层结构,中间为Cu3Sn,上下两层均为Cu,样品的剪切断裂发生在中间层,断裂发生时,焊料合金发生了一定的塑性变形。
[Abstract]:In this paper, Sn-based low-temperature solder is used to bond the inverted LED chip with the substrate. Using Sn-9Zn solder as the base alloy, the chip bonding process parameters are optimized, and the Bi element with different mass fraction is added to the base alloy to further reduce the bonding temperature. The purpose is to bond the chip with the substrate at 200 鈩，

本文编号：2170771