收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

电子封装无铅钎料界面反应研究

卫国强  
【摘要】:随着微电子封装领域向互连材料无铅化的方向发展及电子产品向小型化、多功能化的方向迈进,互连焊点的服役可靠性引起了人们的广泛关注。而互连焊点的界面反应是影响焊点可靠性最关键的因素,因此研究无铅钎料的界面反应是非常必要的。 本文首先研究了添加Cu质点的Sn-9Zn复合钎料/Cu基体的界面反应;其次对Sn-Cu基钎料中添加微量合金元素Ti和Ni对界面反应的影响进行了研究,同时也实验研究了低Ag无铅钎料和不同表面处理的焊盘的界面反应;最后对外加电流载荷对无铅焊点界面IMC的生长动力学影响及力学性能损伤进行了探讨。 实验结果表明:1)在Sn9-Zn钎料中添加Cu质点,能有效抑制Sn-9Zn/Cu焊点界面IMC(Cu_5Zn_8)的生长速率,同时焊点内的Cu质点和单质Zn反应,原位转化为Cu-Zn金属间化合物,从而减少了焊点内单质Zn的含量。在钎料中添加的Cu质点越多,界面IMC的生长速率下降得越多。由于在钎焊过程(液-固反应)焊点界面的IMC受到抑制,并且焊点内的Cu质点也消耗了大量单质Zn,因此在时效过程(固-固反应),界面IMC的生长同样受到抑制。2)在Sn-0.7Cu钎料中添加0.008wt%Ti合金元素,可降低Sn-0.7Cu/Cu焊点界面IMC的生长速率。但是,由于在界面IMC中没有检测到Ti的存在,表明Ti并没有参与界面反应。而IMC生长速率降低的原因是Ti的加入降低了界面IMC的形核率,使得IMC晶粒尺寸增加,晶界面积减少,从而导致扩散组元(Cu和Sn)晶间扩散速率减小。另一方面,由于钎料中添加的Ti极为微量,在现有实验条件下,没有检测到钎料中Ti的金属间化合物的存在,这预示Ti原子可能固溶于β-Sn相中或存在于β-Sn相的晶界之间。3)在Sn_(0.8)Ag_(0.5)Cu_2Bi钎料中添加0.05wt%Ni合金元素,其和Cu基体钎焊时的界面反应产物为(Cu,Ni)_6Sn_5,Ni的含量范围为3-4at%。由于(Cu,Ni)_6Sn_5相具有比Cu_6Sn_5相更为复杂的相结构,因此时效过程中界面IMC的生长得到抑制。通过实验计算,其激活能为111.62kJ/mol,大大高于Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu/Cu焊点界面IMC的激活能(75.03kJ/mol)。4)对于Sn_(0.3)Ag_(0.7)Cu钎料和OSP及HASL焊盘的液-固界面反应,其界面IMC为贝状Cu_6Sn_5相;而对于Sn_(0.3)Ag_(0.7)Cu钎料和/ElectrolyticNi/Au及ENIG焊盘来说,其界面IMC为层状和块状的(Cu,Ni)_6Sn_5+针状的(Ni,Cu)_3Sn_4。Sn_(0.3)Ag_(0.7)Cu/ENIG焊点的固-固反应,随着温度和时间的增加,针状(Ni,Cu)_3Sn_4逐渐减少直至最后消失,层状的(Cu,Ni)_6Sn_5增厚;而对于Sn_(0.3)Ag_(0.7)Cu/OSP焊点,其界面IMC-贝状Cu_6Sn_5逐渐变得平整,同时IMC按抛物线规律逐渐增厚。5)Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊点在电流载荷作用下,界面IMC的生长显现明显的极性效应。阳极界面IMC随时间的增加不断增厚,阴极不断减薄,并且阳极IMC的生长动力学符合抛物线生长规律,受扩散机制控制。阴极界面IMC的溶解虽然也符合抛物线规律,但存在一个阴极临界厚度。当阴极的原始厚度大于临界厚度时(电流加载初期),阴极IMC按抛物线规律溶解;当IMC的厚度达到临界厚度时,IMC的厚度几乎不变。另外,电迁移效应将对焊点的力学性能造成极大损伤。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 熊艳才,王英杰;铝液析氢界面反应过程动力学研究[J];材料工程;1998年09期
2 朱定一,金志浩,王永兰,浩宏奇;Al_2O_3陶瓷/Ni-Ti钎料反应界面形成的微观机理[J];焊接学报;1998年S1期
3 熊艳才,洪润洲,黄志光,王文清;铝液氢的界面反应过程动力学研究[J];特种铸造及有色合金;1998年06期
4 黄小丽,林实,肖纪美;界面反应层厚度对Ti/ZrO_2钎焊接头强度的影响[J];河北理工学院学报;1998年04期
5 石锋,钱端芬,吴顺华,王国庆;SiCp/Al系统界面状况对复合材料机械性能的影响[J];材料导报;2002年11期
6 徐文清;王日红;;连铸过程渣钢界面反应特点及其影响[J];连铸;2003年04期
7 王丽风,孙凤莲,梁英,姜志忠;无铅钎料/Cu焊盘接头的界面反应[J];焊接学报;2005年06期
8 吕祥鸿;杨延清;马志军;陈彦;;纤维增强Ti-Al金属间化合物基复合材料的发展[J];材料导报;2005年03期
9 黄斌;杨延清;张荣军;罗贤;梅运旺;陈彦;;热暴露对SiC_f/Ti-6Al-4V复合材料热膨胀行为的影响(英文)[J];稀有金属材料与工程;2010年08期
10 刘程;赵平;王迹;;悬浮铸造FeB-Q235复合材料界面特性分析[J];热加工工艺;2011年06期
11 毕东墉;;无机物球形粒子的制备方法——界面反应法[J];当代化工;1989年06期
12 王豫;马玉明;;钢和铸铁的热浸渗铝研究[J];安徽工业大学学报(自然科学版);1990年03期
13 王玉林;沈德久;于金库;关长斌;;复合电镀层中SiC粒子与Ni之间的高温界面反应[J];复合材料学报;1993年02期
14 董丽杰,权红英,熊传溪;聚合物共混物及复合材料的界面反应[J];国外建材科技;2004年03期
15 于广华,杨钰,冯春,韩刚,腾蛟;不同能量沉积方式对薄膜界面反应的影响[J];中国有色金属学报;2005年11期
16 罗艳托;朱建华;陈光进;;鼓泡塔中甲烷水合物生成现象的观测[J];石油学报(石油加工);2006年01期
17 崔华;郝斌;张济山;;金属基复合材料制备中有害界面反应的控制和润湿性的改善工艺[J];铸造;2006年08期
18 张发云;闫洪;周天瑞;陈国香;揭小平;;金属基复合材料制备工艺的研究进展[J];锻压技术;2006年06期
19 戴采云;张亚平;高加诚;王勇;;激光熔覆生物陶瓷涂层及界面的热力学计算[J];沈阳化工学院学报;2006年04期
20 方玲;陈康华;;SiCp的氧化行为及其对SiCp/Al复合材料力学性能的影响[J];材料研究与应用;2007年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘鸿羽;刘时兵;史昆;姚谦;杨海涛;陈晓明;;我国钛合金与铸型材料界面反应研究现状[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
2 徐协文;钱端芬;谢建国;;无压渗透法制备SiCp/Al合金复合材料 Ⅰ系统的润湿性和界面反应[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
3 王宇杰;万东;闻新;唐涛;;原位界面反应对聚丙烯纳米复合材料结构与性能的作用[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
4 胡津;赵雪慧;姚忠凯;;界面反应对硼酸铝晶须增强铝复合材料电化学腐蚀行为的影响[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
5 王红娟;孙丰强;张宇;黄臻洵;;光辐照诱导气-液界面反应制备SnO_2及其光催化性能研究[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
6 于晓东;王扬卫;李轶轶;李璐华;王富耻;;挤压铸造Al_2O_3/Al金属基复合材料界面反应与性能研究[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
7 杨盛良;卓钺;尹新方;杨德明;;CF/Al复合材料的界面微观结构[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
8 周韦;刘柯钊;杨江荣;肖红;陆雷;蒋春丽;;铀与表面铝薄膜界面反应的俄歇电子能谱分析[A];中国工程物理研究院科技年报(2005)[C];2005年
9 熊华平;毛唯;程耀永;;钴基高温钎料对SiC陶瓷的润湿性研究[A];第十次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2001年
10 康鹏超;武高辉;顾晓雯;;基体合金对B_4C-Al界面反应的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱文俊;锡基焊料与基材间的界面反应研究[D];中南大学;2012年
2 陈和兴;镍基合金基体热障涂层界面扩散和反应的研究[D];中南大学;2004年
3 卫国强;电子封装无铅钎料界面反应研究[D];华南理工大学;2012年
4 郭建;合金元素及增强体表面状况对SiCp/Al复合材料界面的影响及其交互作用[D];郑州大学;2003年
5 朱艳;SiC纤维增强Ti基复合材料界面反应研究[D];西北工业大学;2003年
6 时来鑫;Mg-Al合金熔体在三种常用增强体陶瓷基板上的润湿[D];吉林大学;2013年
7 王春华;SiC_p/Cu复合材料电导特征的研究[D];郑州大学;2007年
8 周敏波;无铅微互连焊点形成过程中早期界面反应和过冷凝固行为研究[D];华南理工大学;2012年
9 柏振海;6066Al/SiC_p复合材料弹性模量、内耗及加工制备的研究[D];中南大学;2006年
10 秦优琼;C/C复合材料与TC4钎焊接头组织及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李元源;Sn基多组元高温无铅焊接材料的设计及性能研究[D];厦门大学;2009年
2 刘鲁潍;无铅焊球界面反应的体积效应研究[D];大连理工大学;2011年
3 吉涛;CuP14合金对Sn-Zn系钎料合金的性能影响研究[D];四川大学;2005年
4 沈黎;铝-铜、钢-铝层状金属复合材料的界面反应研究[D];昆明理工大学;2002年
5 王忠海;Mg_2B_2O_(5w)/ZK60镁基复合材料粉末冶金法制备及性能研究[D];成都理工大学;2008年
6 刘锡贝;电流对液/固金属润湿及界面反应的影响[D];沈阳航空工业学院;2010年
7 吴叶伟;表面涂覆Al_(18)B_4O_(33)w增强6061Al复合材料界面结构与力学性能研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
8 柏冬梅;微电子封装中化学镀Ni-P薄膜研究[D];大连理工大学;2009年
9 徐洋;强磁场对SnZn基合金与铜板液/固界面反应的影响[D];大连理工大学;2009年
10 王峥;砂型铸造及熔模铸造BT20钛合金界面反应研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 张学全;上海266项重大成果获科技进步奖[N];大众科技报;2001年
2 张学全 刘加勇;重视科技创新加快成果转化[N];新华每日电讯;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978