微型无铅焊点电迁移行为研究

发布时间：2017-08-06 08:20

  本文关键词：微型无铅焊点电迁移行为研究

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【摘要】：随着电子产品微型化和高集成化的发展,在电子封装中,元器件的焊点越来越小,而经受的电流却越来越大,电迁移现象时有发生,易导致元器件的失效,严重影响电子产品的寿命。经研究发现界面金属间化合物是影响无铅焊点可靠性的关键因素。由于温度、磁场、电流对界面金属间化合物的生长都有影响,目前电迁移的研究主要集中在单一电流或者温度和电流共同作用下的研究,而对温度、电流、磁场共同作用下的电迁移行为研究还未见报道,因此研究多场作用下电迁移行为非常有必要。本文以商用Sn3.0Ag0.5Cu钎料合金为参照系,自主研制了电迁移多场加载测试装置,研究了不同因素对电迁移的影响,研究表明:高电流密度下,焦耳热会使焊点的温度升高,加剧焊点电迁移行为的发生,导致阳极界面化合物显著增加,阴极界面化合物先减少后增加。添加硅油后48h阳极界面金属间化合物只增加了8.8μm,而未添加硅油时,阳极界面金属间化合物增加了21.4μm。硅油可以有效消除电流的热效应,保证实验的准确性。研究结果还表明在温度为150℃、磁场为0.4T作用下,高电流密度和低电流密度产生的电迁移现象剧烈程度有所不同。高电流密度和低电流密度下阳极界面化合物的厚度均会增加,且电流密度越大,厚度的增加量也越大。在高电流密度下,阴极界面化合物逐渐减少,且电流密度越大,阴极界面化合物减少的越快;而低密度电流作用下,阴极界面化合物不仅没有减少,反而增加了,且电流密度越高,阴极界面化合物的厚度增加的越少。还研究了电流密度为0.8×104A/cm2,磁场强度为0.4T,温度分别为120℃、130℃、150℃时Cu/Sn AgCu/Cu对接焊点的电迁移行为。实验结果表明,温度越高,电迁移现象越明显,阳极界面金属间化合物增加的越多,阴极界面化合物减少的也越多。
【关键词】：无铅焊点 界面金属间化合物 电迁移 多场
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG454
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第1章 绪论7-17
• 1.1 钎料无铅化的必然趋势7-11
• 1.1.1 无铅钎料的提出及特点7-8
• 1.1.2 无铅钎料的研究与现状8-10
• 1.1.3 SnAgCu系钎料研究现状与进展10-11
• 1.2 焊接头可靠性11
• 1.3 界面金属间化合物研究现状11-13
• 1.4 电迁移研究现状13-16
• 1.4.1 电迁移形成机理及特性13-14
• 1.4.2 电迁移国内外研究现状14-16
• 1.5 课题研究目标及主要研究内容16-17
• 第2章 实验方法及过程17-22
• 2.1 钎焊试样的制备及处理过程17-19
• 2.2 多场加载装置19-21
• 2.3 界面金属间化合物测量21-22
• 第3章 温度对焊点电迁移行为的影响22-37
• 3.1 通电前焊点界面的微观组织形貌22-23
• 3.2 未散热与散热时的焊点电迁移行为23-31
• 3.2.1 未散热时的焊点电迁移行为23-27
• 3.2.2 散热时焊点电迁移行为27-31
• 3.3 温度对焊点电迁移行为的影响31-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第4章 电流对焊点电迁移行为的影响37-47
• 4.1 高电流密度对焊点电迁移行为的影响37-42
• 4.2 低电流密度对焊点电迁移行为的影响42-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第5章 结论47-48
• 参考文献48-52
• 致谢52-53
• 攻读学位期间的研究成果53

【参考文献】

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1 刘晓波,王国勇;Sn-Ag系电子无铅软钎料的超电势研究[J];电子工艺技术;2002年01期

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本文编号：629082