多场耦合条件下SnAgCu/Cu无铅焊点界面化合物生长行为研究

发布时间：2021-01-18 19:15

　　随着电子技术的快速发展,电子器件及其封装技术都进入了一个向高密度、智能化、微型化发展的时代。电子产品在日常生活中以及航空、航天等高新技术领域都得到了广泛应用。迫于环保压力的增加,无铅化已成为电子产品发展的必然趋势。钎料和基板的选择对焊接接头的显微组织有着一定的影响,而界面化合物（IMC）的生长变化是影响无铅焊点可靠性的关键因素,因此研究无铅焊点界面IMC生长变化规律十分重要。本实验就是研究了Sn3.0Ag0.5Cu/Cu在不同的钎焊时间下以及不同的服役条件下界面化合物的生长变化规律,为提高无铅焊点的可靠性提供一定的理论基础。全文的主要研究内容及结论如下:研究了不同钎焊时间下Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊点界面金属间化合物生长变化规律和剪切强度变化。结果表明:随着钎焊时间增加,界面化合物平均厚度逐渐增加,且生长的时间指数为0.4,这是晶界扩散和体扩散共同作用的结果。钎焊60s内界面化合物的生长速率较大,钎焊180s时,位于Cu基板与Cu6Sn5界面处出现一层Cu3Sn;随着钎焊时间的增加,钎焊接头的抗剪切强度先增加后降低,这与界面处脆硬相Cu6Sn5生长行为密切相关。基于自制的多场耦合... 

【文章来源】：河南科技大学河南省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 电子组装与封装技术简介
        1.1.2 钎焊技术地位及作用
        1.1.3 可靠性问题是电子产品首要问题
    1.2 电子封装用无铅钎料
        1.2.1 无铅钎料要求
        1.2.2 常用无铅钎料
        1.2.3 Sn AgCu系合金及研究动态
    1.3 界面化合物研究现状
        1.3.1 界面化合物对焊点可靠性影响
        1.3.2 国内外界面化合物研究现状
        1.3.3 界面化合物研究存在的问题
    1.4 主要研究内容
第2章 实验方法及过程
    2.1 实验方法
        2.1.1 钎焊焊点的制备
        2.1.2 钎焊焊点显微组织观察
        2.1.3 界面IMC厚度测量
    2.2 多场耦合实验装置
        2.2.1 多场耦合热循环装置简介
        2.2.2 应力加载装置
        2.2.3 加热温控装置
        2.2.4 电流控制装置及磁场装置
    2.3 热循环温度曲线
    2.4 焊点剪切强度测试
第3章 钎焊时间对SnAgCu/Cu钎焊接头界面化合物的影响
    3.1 序言
    3.2 实验条件
    3.3 实验结果分析与讨论
        3.3.1 钎焊时间对接头显微结构及IMC厚度的影响
        3.3.2 不同钎焊时间下接头界面化合物生长形貌变化
        3.3.3 不同钎焊时间下接头的粗糙度及钎料内部显微组织变化
        3.3.4 钎焊时间对接头抗剪切强度影响
    3.4 本章小结
第4章 热循环周次对多场耦合条件下SnAgCu/Cu界面金属间化合物生长行为影响
    4.1 序言
    4.2 实验方法
        4.2.1 准原位刻痕夹具
        4.2.2 实验条件
    4.3 实验结果分析与讨论
        4.3.1 Sn3.0Ag0.5Cu/Cu接头的初始显微结构
        4.3.2 非原位与准原位下钎焊接头界面化合物生长厚度及显微结构变化
        4.3.3 准原位观察下钎焊接头界面化合物及单个扇贝状的生长变化规律
        4.3.4 热循环周次对试样抗剪切强度影响
    4.4 本章小结
第5章 低电流密度下热循环周次对Sn Ag Cu/Cu界面化合物生长行为影响
    5.1 序言
    5.2 实验条件
    5.3 实验结果分析与讨论
        5.3.1 低电流密度下热循环周次对多场耦合条件下界面化合物厚度影响
        5.3.2 电流方向对不同热循环周次下界面化合物厚度影响
    5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu界面金属间化合物生长行为[J]. 李帅,闫焉服,赵永猛,许媛媛.  材料热处理学报. 2014(05)
[2]电子封装与组装中的软钎焊技术发展及展望[J]. 何鹏,林铁松,韩春,王君,马鑫.  焊接. 2013 (01)
[3]电迁移极性效应及其对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊点拉伸性能的影响[J]. 姚健,卫国强,石永华,谷丰.  中国有色金属学报. 2011(12)
[4]SnAgCu焊点界面金属间化合物的研究现状[J]. 姬峰,薛松柏,张亮,皋利利,韩宗杰.  焊接. 2011 (04)
[5]SnAgCu无铅焊点原位电迁移IMC演变[J]. 常红,李明雨.  电子元件与材料. 2011(03)
[6]电子组装用无铅钎料的研究和发展[J]. 韩宗杰,李孝轩,胡永芳,禹胜林.  电焊机. 2010(12)
[7]Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料时效焊点界面IMC研究[J]. 张柯柯,韩丽娟,王要利,张鑫,祝要民.  材料工程. 2010(10)
[8]Sn3.0Ag0.5Cu/Cu无铅焊点剪切断裂行为的体积效应[J]. 田艳红,杨世华,王春青,王学林,林鹏荣.  金属学报. 2010(03)
[9]电子封装技术的研究进展[J]. 何鹏,林铁松,杭春进.  焊接. 2010 (01)
[10]Sn-2.5Ag-0.7Cu（0.1RE）/Cu焊点界面区微观组织与Cu6Sn5的生长动力学[J]. 王要利,张柯柯,韩丽娟,温洪洪.  中国有色金属学报. 2009(04)

博士论文
[1]电子封装互连无铅钎料及其界面问题研究[D]. 于大全.大连理工大学 2004

硕士论文
[1]SnAgCu/Cu界面金属间化合物长大规律[D]. 李凤辉.北京工业大学 2007
[2]无铅钎料接头界面化合物层生长及元素扩散行为[D]. 段莉蕾.大连理工大学 2004



本文编号：2985501