一、微米Sn-Ag-Cu-RE粉体材料的制备与表征(论文文献综述)
姚宗湘[1](2019)在《电子封装无铅微焊点的蠕变行为及镀层锡须生长机制研究》文中研究说明伴随电子产品日益趋向无铅化、多功能化和极小化,电子封装互连微焊点和锡镀层所承受的电载荷及热载荷越来越严重,以致蠕变、锡须等可靠性问题越来越突出,已成为学术界和业界广泛关注的焦点。本论文系统地研究了不同含量微量合金元素(Bi、Ni)对Sn-0.3Ag-0.7Cu(SAC0307)低银无铅钎料线性微焊点的拉伸蠕变及断裂行为的影响,进一步研究了热-电耦合作用下微焊点元素扩散、界面IMC生长演变规律及蠕变断裂行为;同时,在阐明锡镀层厚度及外加载荷对锡须生长行为的影响规律的基础上,首次提出了外加载荷作用下镀锡层锡须的复合生长机制。研究了不同Bi含量(1.03.0%)和Ni含量(0.020.10%)对SAC0307钎料微焊点在80125℃温度和815 MPa应力作用下的拉伸蠕变变形及断裂行为的影响,并构建了其蠕变本构方程。结果表明:(1)微量元素(Bi、Ni)均提高了微焊点的蠕变激活能(Q)和蠕变应力指数(n),Bi、Ni含量分别为3.0%和0.05%时微焊点的抗蠕变性能最强;(2)Bi、Ni对微焊点的蠕变激活能和蠕变应力指数影响接近,其值都分别在82.4494.41 KJ/mol和4.354.75之间,主要原因是在该温度和应力范围内,蠕变变形都受位错攀移控制;(3)Bi、Ni对微焊点断裂方式有显着影响,Bi在SAC0307微焊点中以颗粒状弥散分布在微焊点内部,起到阻碍位错运动、增加晶界滑移的作用,导致其微焊点蠕变断裂集中发生在钎料部位,断裂方式以韧性断裂为主;含Ni元素的SAC0307钎料微焊点中,在界面和钎料内部形成尺寸较为细小的(Cu1-xNix)6Sn5晶粒,该晶粒的形成既增加了位错数量,又起到阻碍晶间滑移的作用,使微焊点的断裂位置在钎料/IMC界面处,断裂方式以韧-脆混合断裂为主。研究了SAC0307-3.0Bi钎料微焊点在热-电耦合作用下的元素扩散、界面金属间化合物(IMC)的生长演变、热-电耦合预处理对微焊点的蠕变变形及断裂行为的影响规律,构建了热-电耦合作用下微焊点的蠕变本构方程。结果表明:(1)随热-电耦合加载时间的增加,阴极界面形貌变化显着,IMC厚度呈现减少的趋势;而阳极界面厚度与加载时间近似呈抛物线变化特征。耦合实验初期,焊点两侧元素扩散方式以浓度梯度引起的元素扩散为主,扩散到一定程度后,浓度梯度减少,随后以电子风力引起的原子扩散占主导。(2)热-电耦合会加速阴极侧空洞和微裂纹的形成,从而加速焊点的失效进程,耦合电流密度越大或耦合时间延长,空洞形成和微裂纹扩展速度越快。(3)热-电耦合预处理对微焊点蠕变变形曲线特征影响较小,但随着热-电耦合加载时间的增加,微焊点的蠕变速率增加,蠕变寿命显着缩短,抗蠕变性能降低。热-电耦合预处理改变了SAC0307-3.0Bi钎料微焊点蠕变断裂位置和断裂方式,蠕变断裂位置由预处理前的集中发生在钎料处向阴极界面转移,断裂方式由韧性断裂向脆性断裂过渡,断口处有明显的裂纹和空洞,但其蠕变变形仍受位错攀移控制。研究了热-力耦合对锡镀层表面锡须生长密度及生长速度的影响规律。结果表明:(1)随着热-力耦合加载时间的增加,锡须生长速度和密度显着增加,经50℃热-力耦合作用24 h后的镀层表面锡须的平均生长速度和平均长度均最大,分别为194根/mm2和3.43μm,并且拉应力作用下镀层表面生长的锡须数量明显比压应力下少。进一步研究发现,在外加载荷作用下,镀锡层锡须生长机制是一种动态再结晶机制和IMC生长压应力机制协同作用下的复合生长机制;(2)经电流加载的镀层表面,阳极端锡须生长的最大长度与直径明显大于阴极端;相同电流密度加载,阴极端先于阳极端出现圆形空洞;随电流密度加载时间的延长,阴极端空洞逐渐聚集形成裂纹,裂纹宽度随电流密度的增加而变宽。
郭松[2](2019)在《金属细丝应力释放特性实验研究》文中指出材料蠕变问题在工程实际中普遍存在,因蠕变变形导致的材料断裂对工程结构安全有着重要影响。同时,随着现代科技的不断发展,微尺度材料在实际中得到了广泛的应用。因此,研究微尺度材料的蠕变性能变得日益重要。本文围绕微尺度材料蠕变特性这一前沿问题,开展了金属细丝应力释放特性实验研究。本文主要研究成果包括:(1)研制了应变式悬臂梁测力传感系统,该系统具有更高的灵敏度和稳定性。在室温下对金属丝进行了拉伸应力释放实验,结果显示应力释放行为同时表现出对外观直径和初始应力的依赖性,具体表现为:在相同初始应力下,应力释放随着细丝直径的增加而变慢;对于相同直径细丝,应力释放随着初始应力的增加而加快。通过分析,确定了金属细丝拉伸应力释放中的主导变形机制为位错与晶界间的相互作用。通过位错在自由面上、晶界处等的耗散机制对尺度效应现象进行了解释。电镜观测表明晶界在应力释放中会阻碍位错的运动。同时建立了与试样尺寸相关的活化容积模型,运用该模型对实验结果进行了描述。(2)搭建了可控温微纤维拉伸试验平台,在不同温度场下对金属丝进行了拉伸和应力释放实验。拉伸实验结果显示:对于相同直径细丝,随着温度的升高,屈服强度降低、延展性降低、断裂强度降低;在相同温度下,不同直径细丝拉伸力学性能基本保持一致。应力释放实验结果表明:对于相同直径细丝,应力释放随着温度的升高而加快;在相同温度下,应力释放随着细丝直径的减小而加快。运用热激活理论分析发现:随着温度的升高或细丝直径的减小,活化容积减小、应变率及其敏感系数增加、位错耗散加快。对上述实验结果进行深入分析,再次确定位错与晶界间的相互作用为主导变形机制。(3)在室温下对金属细丝进行了扭转应力释放实验,结果显示:当初始应力在弹性极限前后时,金属丝扭转应力释放随着初始应力的增加而加快,在弹性极限附近出现极值,这与均匀变形场下的应力释放特性有差异;扭转应力释放随着加载速率的增加而加快。不同直径金属细丝的扭转应力释放特性呈现出尺度效应,具体表现为应力释放随着细丝直径的减少而加快。运用热激活理论对实验结果进行了分析。讨论确定了位错交滑移为金属丝扭转应力释放中的主导变形机制。通过考虑几何必须位错对细丝扭转应力释放的影响,对尺度效应现象进行了解释。(4)采用不同热处理工艺,制备出不同晶粒尺寸试样,并对其内部结构进行了表征。试样拉伸和扭转实验结果显示:屈服强度均随着晶粒尺寸的增加而减小。试样应力释放实验结果表明:细丝拉伸和扭转应力释放均随着晶粒尺寸的增加而减慢。运用热激活理论对应力释放结果进行分析发现:随着晶粒尺寸的增加,名义活化容积和物理活化容积增加、应变率及其敏感系数减小、位错耗散过程变慢。通过考虑细丝非均匀变形中几何必须位错的贡献,解释了拉伸和扭转应力释放间的差异。
周冰冰[3](2018)在《Cu/Sn颗粒复合焊料的设计及低温连接工艺研究》文中研究表明近年来,电子工业迅速发展,因而对微电子系统提出了多功能化,高密度化和高性能化的要求。这就必然要求大功率设备的内部芯片有更高的功率密度,以及能够承受更高的服役温度。根据传统软钎焊互连要求,焊料熔点必须高于焊点的服役温度;所以服役温度要求越高,就需选择更高熔点的焊料,也就需要提高焊接温度,但是过高的焊接温度不仅会损伤元器件,还会带来更多的能源损耗。目前能用来解决电子互连高温服役问题的主要有3种方法:高熔点焊料合金,纳米金属浆料烧结,瞬时液相扩散焊(TLP)。但是,高熔点材料,如铅基焊料,锌基焊料和金基焊料,分别存在环境毒害作用、易氧化、高成本等问题;微纳米颗粒虽然可在低于其块体金属熔点的温度下烧结,但接头内部孔隙率较高,价格昂贵,所需保温时间长,并且常常需要加压。TLP技术虽然可以在正常软钎焊温度条件下获得高熔点焊点,但IMC形成速度太慢,生产效率较低。由于上述原因,现有封装材料及技术无法完全满足电子系统对性能和可靠性的综合封装需求。因此,研发出一种能够实现低温互连、高温服役性能的连接材料和技术成为大势所趋。本课题结合微纳米金属浆料烧结和TLP冶金两种技术的优势,创新性地将IMC形成所需物质(Sn、Cu)以微小颗粒的形式均匀混合制备复合焊料,利用Sn熔点低,与Cu反应时润湿性好等特性,促使两者在低温条件下充分接触并发生高效率的冶金反应,快速形成高熔点IMC网络骨架结构焊点。由于全IMC焊点硬而脆,所以IMC网络骨架结构相比于全IMC焊点而言,骨架间隙富余的Sn能够提高焊点的韧性。以此在短时间内实现低温互连、高温服役的互连焊点制备。本课题首先就针对不同尺寸的Sn颗粒和Cu颗粒进行焊料制备,经过传统的回流工艺使得焊料及焊盘发生冶金反应,进而研究焊点内部组织和机械强度。结果表明10μm(6#)SAC305和1μm Cu粉能够在无压低温(260℃)下快速(回流时间80 s)发生良好的冶金反应并且室温强度可以达到40 MPa以上,最高可达83.2 MPa,300℃下高温强度最高可达30.2 MPa。焊点结构以Cu6Sn5为主,在Cu与Cu6Sn5的界面处存在少量的Cu3Sn;孔洞为焊点内部主要缺陷。并且Cu含量高于25%时,能够形成IMC网络骨架结构。其次,本文阐述了IMC骨架的形成机理和缺陷形成原因:液态Sn在毛细管作用下的润湿铺展和IMC相的熟化融合促使了IMC骨架网络的形成;而助焊剂的挥发、骨架网络封闭间隙内Sn的体积收缩以及Cu颗粒与η-Cu6Sn5间的柯肯达尔效应是孔洞等缺陷形成的主要原因。在上述实验基础上,为获得组织和力学性能较好的焊点,对回流温度,回流时间,压力,助焊剂含量,Cu含量,钎料层厚度等6个因素进行了正交实验和控制变量实验分析。结果表明:为获得较好的IMC网络骨架结构焊点,最优参数为:回流温度280℃、回流时间180 s、Cu含量28%、压力0.25 MPa、钎料厚度100μm、助焊剂12.25%;该条件下,常温强度可达80.2 MPa;300℃下高温强度可达24.8 MPa。
凌晨[4](2018)在《MXene-SnAgCu复合钎料性能研究》文中研究表明SnAgCu(SAC)钎料具有优异的综合性能,是目前电子封装领域中应用最广的无铅钎料之一。随着电子行业向小型化、轻量化方向发展,SAC钎料本身已经难以满足产品高精度及高可靠性的需求。第二相的导入是改善SAC性能的途径之一。新型二维层状材料MXene具有比表面积大、导电性好等优点,是一种理想的SAC钎料增强体。本文通过粉末冶金工艺,制备了MXene质量分数分别为0.1%、0.2%、0.5%和1%的MXene-SnAgCu(MXene-SAC)复合钎料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段,对复合钎料的相组成、晶体结构以及微观结构进行了表征。利用四端子法、维氏显微硬度计、阿基米德排水法、激光导热仪和热机械分析仪,分别测量了复合钎料的电阻率、硬度、密度、热扩散系数和热膨胀性能。通过测定复合钎料的熔点及其与紫铜基板的润湿性,检验了钎料的可焊性,并分析了钎料与紫铜基板界面。研究结果表明,添加MXene能够细化SAC复合钎料组织,使其硬度提升了11%(0.1%MXene-SAC),熔点下降约2°C。随着MXene添加量增加,MXene相互接触形成导热网络,复合钎料热扩散系数提高接近70%(0.2%MXene-SAC);超过一定添加量后,MXene发生团聚,破坏了导热网,复合钎料的热扩散系数开始下降。SAC复合钎料的热膨胀系数随着MXene添加量逐渐降低,最小值为1.47×10-5/K。添加MXene能有效改善SAC复合钎料与Cu的润湿性,接触角随着MXene添加从45.1°降低至24.9°。MXene添加对复合钎料的致密度(95%)和导电性(1.03Ω·mm2/m)影响较小。钎焊初期,熔融MXene-SAC复合钎料与紫铜基板发生界面反应,生成扇贝状金属间化合物(IMC)层,该层包括靠近紫铜基板的Cu3Sn和靠近钎料一侧的Cu6Sn5。随着钎焊时间、时效处理的延长,IMC层中的Cu6Sn5逐渐变厚,并且从扇贝状转变为棱柱状。添加MXene后,IMC层的生长速度减缓。随着等温时效温度提高,IMC扩散系数增加,使其更快生长;加入MXene后能够提高IMC扩散激活能,使扩散系数降低,从而抑制IMC生长。
李望云[5](2017)在《电—热—力耦合场作用下无铅微焊点的变形和断裂行为及其尺寸效应研究》文中进行了进一步梳理微焊点是电子封装系统中最薄弱的部分,焊点失效是电子产品和设备失效的主要原因之一。真实服役条件下焊点往往经受电-热-力耦合场作用,而电子产品的微型化和多功能化使得焊点尺寸不断减小,焊点所受电流密度、温度及力学载荷不断升高,导致焊点面临更为严峻的可靠性问题。为研究和评估微焊点服役时的变形和断裂行为及可靠性,本文通过实验和有限元模拟相结合的方法系统研究了不同形式的电-热-力耦合场作用下Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu(或Ni)线型微焊点的拉伸和蠕变变形、断裂行为、力学性能及其尺寸相关性。首先研究了室温下不同电-力耦合场(或温度为室温的电-热-力耦合场)加载模式对焊点拉伸变形与断裂行为及力学性能的影响;并研究了焊点高度、电流密度和温度对焊点在电-热-力耦合场作用下的拉伸变形与断裂行为及力学性能的影响,同时对比研究了焊点在无电流作用下的拉伸变形与断裂行为及力学性能的尺寸效应;随后,分别着重研究了电流密度和焊点高度对焊点在电-热-力耦合场作用下蠕变变形和断裂行为的影响,还对比研究了不同尺寸焊点在无电流作用下的蠕变变形和断裂行为。最后,探究了温度不断升高时不同基底(Cu和Ni)焊点在电-热耦合场(或自生电-热-力耦合场)作用下的断裂特征、规律及机制,并对断口生成物SnO2的合成机理进行了剖析。本文首先对比研究了室温下拉伸、电-拉伸、电迁移后电-拉伸三种加载模式下Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点的拉伸变形与断裂行为及力学性能。研究发现焊点电-拉伸加载下的应力-应变曲线呈明显的三阶段形式,即快速变形、线性变形和加速断裂阶段,而焊点在拉伸和电迁移后电-拉伸加载下的应力-应变曲线只有线性变形和加速断裂阶段;三种加载模式下焊点的拉伸断裂强度依次降低、等效模量依次增大,但焊点均断裂于钎料体内且呈韧性断裂。此外,电-拉伸加载下β-Sn相更易于趋向沿电、力加载方向排列。焊点高度、电流密度和温度变化时Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点在电-热-力耦合场作用下的拉伸变形与断裂行为及力学性能的研究结果表明,相比于无电流作用下的情况,焊点的拉伸断裂强度显着降低,但仍呈现出明显的“越小越强”的尺寸效应;随焊点高度减小,断裂逐渐由发生在钎料体内转为部分发生在钎料体内部分发生在钎料/IMC层界面处,呈现出由韧性断裂向韧-脆混合型断裂转变的规律;焊点的拉伸断裂强度随电流密度、温度升高而不断降低,并且电流密度(7.0×1031.1×104 A/cm2)增大时焊点断裂始终发生在钎料体内,而温度升高时焊点断裂位置逐渐由钎料体内转向钎料/IMC层界面处,且所有断裂均呈韧性断裂。Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点在电流密度不断增大的电-热-力耦合场作用下的蠕变变形和断裂行为研究结果表明,焊点的蠕变曲线特征不随电流密度发生改变,且电流是除应力和温度外影响服役焊点蠕变变形的又一独立参量;随电流密度、应力和温度升高,焊点的稳态蠕变速率不断增大,蠕变寿命不断减小,而焊点的蠕变变形机制却始终由晶格扩散主导;电流密度和温度升高时,焊点的断裂位置逐渐由钎料体内转向钎料/IMC层界面处,且所有断裂均呈韧性断裂;不同温度下,当拉伸应力水平低于拉伸断裂强度时,蠕变断裂发生在钎料体内,当拉伸应力水平高于拉伸断裂强度时,断裂发生在钎料/IMC层界面处。研究还发现,界面断裂既可能发生在阴极侧也可能发生在阳极侧。高度不断减小的Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点在电-热-力耦合场作用下的蠕变变形和断裂行为研究结果表明,焊点的蠕变曲线特征并未随焊点高度变化而改变;相比于无电流作用下的情况,相同应力和温度下的焊点在电-热-力耦合场作用下的稳态蠕变速率更高,且两种加载条件下焊点的稳态蠕变速率均随应力和温度升高而不断增大;但与无电流作用下的情况不同,焊点在电-热-力耦合场作用下的稳态蠕变速率并未随焊点高度减小而降低,而是呈现出奇异性变化特征,表现为减小-增大的波动式变化;由此,虽可推断出不同尺寸焊点在无电流作用下的蠕变变形机制均由晶格扩散为主导,但无法得知电-热-力耦合场作用下的情况;焊点在电-热-力耦合场作用下的断裂模式也与无电流作用下所呈现出的逐渐由发生于钎料体内的韧性断裂转变为部分发生于钎料体内部分发生于钎料/IMC层界面处的韧-脆混合型断裂规律不同,而是随应力、温度变化而改变,但总体而言焊点更趋向于在钎料/IMC层界面处断裂。Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu(或Ni)焊点在电-热耦合场作用下温度升高时的断裂行为研究结果表明,断裂位置均由钎料/IMC层界面处向钎料体内转移,Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点的界面断裂在阴、阳两极侧均有可能发生,相比而言Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni焊点更容易发生界面断裂,且只发生在Ni基底侧。界面断裂起因于IMC层晶粒沟槽处电流拥挤引发的钎料局部熔化,局部熔化所致裂纹在钎料/IMC层界面应变失配的驱动下迅速扩展,最终导致断裂。发生于钎料体内的断裂是由焦耳热所致高温引发钎料整体熔化后受界面IMC层和基底(Cu、Ni)共同约束所致。断裂发生在钎料体时,断口上形成的多形貌微纳米SnO2是由焊点断裂瞬间电火花所致高温和空气中被电离的氧共同作于钎料而合成,SnO2的多形貌特征源于熔融钎料的快速流动、溅射及SnO2的取向生长行为。
刘海涛[6](2017)在《SAC0307-xCe/Cu无铅钎料BGA焊点的循环纳米力学行为研究》文中研究说明由于传统锡铅钎料中高铅含量带来的问题,使得新型无铅钎料研究得到飞速的发展,SnAgCu三元系无铅钎料作为传统锡铅钎料的替代品已被广大科研工作者认可,低银无铅钎料以其低成本,高可靠性等优点受到了广泛关注,尤其是在添加第四种元素的研究方面,大量学者都做了分析研究。在实际应用中,电子产品在服役环境中所受载荷大多为各类循环载荷,因此,本文通过在Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料中添加一定含量的稀土元素Ce,利用纳米压痕试验法对SAC0307-xCe无铅BGA焊点进行循环加载,研究Ce对无铅钎料BGA焊点的循环力学行为影响,并对时效后的SAC0307-xCe/Cu无铅钎料BGA焊点进行纳米压痕试验,研究其在循环条件下的纳米力学行为,对比分析循环加载对BGA焊点力学行为的影响规律。研究结果表明:当Ce含量在0%0.07%之间时,随着焊点中Ce含量的增加,压痕深度逐渐减小,当Ce含量达到0.1%时,压痕深度出现上升趋势,但仍小于不含Ce的SAC0307/Cu无铅钎料BGA焊点的压痕深度。当Ce含量在0%-0.07%时,焊点的硬度及抗蠕变性随Ce含量的增加而显着提高,但是随着Ce含量继续增加达到0.1%的过程中,焊点的硬度及抗蠕变性出现下降。在循环加载条件下,当最大载荷不断增加,SAC0307-xCe/Cu无铅BGA焊点的残余压痕深度增加,相同次循环的迟滞回环面积增加,压痕蠕变Cit值和维氏硬度HV减小,弹性功与机械总功之比ηit的变化趋势不明显;循环次数的增加会导致SAC0307-xCe/Cu无铅BGA焊点单次循环的残余压痕深度骤减,迟滞回环的面积先增加后减小,并逐渐趋于定值,能量损耗主要在最初的几次加载-卸载过程中,随着循环次数的增加,最终的残余压痕深度有加深的趋势,但不明显。总体来说,循环次数对SAC0307-xCe/Cu无铅钎料BGA焊点的循环行为没有太大的影响;BGA焊点的残余压痕深度随着保载时间的增加不断变大,而循环过程的迟滞回环面积也不断增大,维氏硬度逐渐减小,压痕深度增加的幅度逐渐变小。经过时效处理后的SAC0307-xCe/Cu无铅BGA焊点的残余压痕深度总和在一定程度上有所增加,迟滞回环面积的总和同样在一定程度上增大,其塑性变形显着增大;在循环加载方式下,随着时效时间的增加,SAC0307-xCe/Cu无铅BGA焊点的纳米压痕硬度也逐渐减小;当加载参数相同时,分级加载和循环加载方式下SAC0307-xCe/Cu无铅钎料BGA焊点压痕硬度均随着载荷步数和循环次数逐渐减小,循环加载方式下钎料焊点达到的压痕深度最深,产生的塑性变形最大。
陈晓宇[7](2016)在《混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料成分设计优化及钎焊可靠性研究》文中认为在混合集成电路中,器件焊接多采用Sn62Pb36Ag2钎料,该钎料虽具有较好的物理特性和优良的焊接性能,但其熔点较低(固相线温度179℃、液相线温度183℃),钎料在长时间高温真空烘烤和随后的严酷温度循环试验过程中,钎料与焊盘之间的金属间化合物过度生长易造成机械性能的恶化,难以满足高可靠产品的可靠性要求,因此亟待需要研制一种混合集成电路用高可靠钎料。本文采用差热分析仪(DTA)、回流焊炉、光学显微镜(OM)、X射线衍射分析(XRD)、能谱仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段和分析方法,首先从钎料的固液相线温度、润湿性和可靠性(热疲劳行为)等方面进行钎料成分设计和优化;然后对优化后的Pb-xSn-x Sb-xAg钎料的润湿性、焊点显微组织结构、焊点热疲劳时金属间化合物层生长情况等进行研究分析和评价。本文通过对比研究Sn62Pb36Ag2/Sn63Pb37、Sn-3.5Ag-3Pb、Pb-5Sn-10Sb、Pb-40In、Pb-15Sn-8Sb的熔化温度、润湿性及可靠性等方面,确定了Pb-Sn-Sb-Ag系作为合金成分优化的研究体系。结合相图计算,初步设计出Pb-10.5Sn-x Sb-xAg和Pb-xSn-x Sb-xAg两种合金成分。通过对钎料的熔化温度、润湿性和可靠性等方面分析和评价,最终确定了一种新型的混合集成电路用Pb-x Sn-x Sb-xAg钎料。Pb-xSn-xSb-xAg钎料在母材无氧铜上的润湿性结果表明,该钎料对母材无氧铜的润湿性良好,润湿铺展后表面圆滑,没有明显的块状残留物,润湿性能优于Pb-Sn-Sb钎料。Pb-xSn-xSb-x Ag钎料焊点的显微组织由Pb初生相、Pb基体上的Sb2Sn3、细小的Sb2Sn3、弥散分布的Ag3Sn和金属间化合物层Cu3Sn组成。整个焊点宽度分布均匀且平直,在焊点内部均匀地分布着大面积的枝晶,在焊料与母材界面处存在一个很薄且分布不均匀的Cu3Sn金属间化合物层,测得该金属间化合物层的平均厚度约为1.8μm。该薄层Cu3Sn金属间化合物的平均厚度随着热循环周次累积而增加。在200周-600周时,Cu3Sn金属间化合物层的平均厚度增长最为明显;在600周-1000周热循环期间Cu3Sn金属间化合物层的平均厚度增长速度有所变缓。对比Pb-xSn-xSb-x Ag焊点在焊后、高温烘烤和热循环1000周后金属间化合物层生长情况发现,在这三种状态下Pb-xSn-xSb-xAg钎料焊点的金属间化合物层厚度分别为约1.8μm、约5.0μm、约8.8μm,其金属间化合物层生长速度均小于Sn62Pb36Ag2钎料。Pb-xSn-x Sb-x Ag钎料焊点经不同周期热循环试验后,钎料焊点剪切强度都高于Sn62Pb36Ag2钎料,热疲劳性能明显优于Sn62Pb36Ag2钎料。
郝成丽[8](2016)在《Sn-58Bi复合钎料的制备与钎焊性能研究》文中提出Sn-37Pb钎料由于其优异的软钎焊性能已被广泛应用在电子封装领域数十年,但是由于Pb元素危害环境以及人类的健康,因此,无铅钎料的研究近年来掀起了一股热潮。Sn-58Bi钎料熔点低(138℃),作为一种低温无铅钎料,对于耐热性能差的电子器件中的钎焊连接,Sn-58Bi钎料展现出了很大的优势。但是,Sn-58Bi钎料同样存在着一些不可忽视的问题,在重熔服役和等温时效过程中,Cu-Sn系统界面间的金属间化合物(Intermetallic Compound,IMC)粗化严重,影响了焊接接头的可靠性。此外,液态的Sn-58Bi钎料在冷却过程中易形成粗大不规则的硬脆富Bi相,使得钎料的延展性能很差,这是亟待解决的问题。本课题通过添加石墨烯微片(Graphene Nanoplatelets,GNPs)或三氧化二钇(Y2O3)来改性Sn-58Bi钎料,对其解决上述问题的可行性进行研究和讨论。研究结果表明,添加GNPs/Y2O3后,Sn-58Bi复合钎料的密度和熔点并没有明显的改变。对其显微硬度进行测试,研究结果发现:0.05wt.%GNPs以及0.1wt.%Y2O3对Sn-58Bi复合钎料具有细晶强化的作用,其硬度明显提高。GNPs/Y2O3增强体的加入对Sn-58Bi复合钎料的润湿性具有一定的影响,随着增强体的加入,Sn-58Bi复合钎料/Cu基板间的接触角呈现先减小后增大的规律,其中,含0.05wt.%GNPs或0.1wt.%Y2O3的Sn-58Bi复合钎料/Cu基板间的接触角最小。对Cu-Sn系统界面IMC生长动力学过程进行研究,结果表明,在重熔服役过程中,0.05wt.%GNPs以及0.1wt.%Y2O3对Cu-Sn系统界面IMC的增厚具有一定的抑制作用,且Cu6Sn5颗粒的形貌随着重熔次数的增加,针条状的Cu6Sn5有向短棒状/长棒状转变的趋势。在90℃等温时效过程中,统计出不同时效时间下IMC的厚度,然后通过经验扩散公式可以得出Cu-Sn系统界面的原子扩散系数D,结果发现,0.05wt.%GNPs或0.1wt.%Y2O3的加入,使D降低,从而使得时效过程中IMC的增厚受到抑制。对时效过程中Cu6Sn5的形貌进行研究发现,0.05wt.%GNPs或0.1wt.%Y2O3的加入使得Cu6Sn5颗粒的表面粗糙度得到了降低。对Sn-58Bi复合钎料合金进行拉伸性能测试,研究发现,0.05wt.%GNPs或0.1wt.%Y2O3的加入对复合钎料合金的拉伸强度的提高不是特别明显,在70MPa左右。而0.05wt.%GNPs以及0.1wt.%Y2O3的加入使得复合钎料合金的延伸率都有很大的提高,其中,0.05wt.%GNPs/Sn-58Bi复合钎料合金延伸率提高了20.8%,0.1wt.%Y2O3/Sn-58Bi复合钎料合金延伸率提高了47.4%。对Sn-58Bi复合钎料/Cu焊点进行剪切性能测试,研究发现,0.05wt.%GNPs的加入使得焊点剪切强度提高了45.9%,0.1wt.%Y2O3的加入使得焊点的剪切强度提高了27.7%。
刘家麟[9](2011)在《Sn-Ag-Zn无铅钎料压入蠕变性能及组织研究》文中研究指明本文选择目前在无铅钎料领域中较为看好的Sn-3.7Ag-0.9Zn为研究对象,通过向其中添加微量In、Al和富Ce稀土元素,研究合金元素对Sn-3.7Ag-0.9Zn组织及压入蠕变性能的影响。此外,对Sn-xAg-0.9Zn(x=0.3、0.5、2.0、3.0)合金的组织及压入蠕变性能进行研究。结果表明:(1)Sn-3.7Ag-0.9Zn合金组织由β-Sn、Ag3Sn和AgZn组成。向Sn-3.7Ag-0.9Zn合金里加入一定量富Ce稀土后,合金组织由β-Sn、Ag3Sn、AgZn和CeSn3组成;加入Al元素后,组织则由β-Sn、Ag3Sn、AgZn和Ag2Al组成。对Sn-xAg-0.9Zn(x=0.3、0.5、2.0、3.0)合金组织进行研究发现:Ag含量的增加,促进了金属间化合物Ag3Sn和AgZn的生成,随着β-Sn相的析出,颗粒状金属间化合物Ag3Sn和AgZn依附其晶界处析出并长大。In元素的添加对合金组织没有影响,仍由β-Sn、Ag3Sn和AgZn组成。(2)通过对Sn-3.7Ag-0.9Zn、Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5In、Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5Ce和Sn-xAg-0.9Zn(x=0.3、0.5、2.0、3.0)钎料合金压入蠕变研究发现,合金的稳态压入蠕变速率都符合本构方程ε& = Aσn exp[ ? Q/( RT)]且都随应力及温度的增加而增大。(3)在Sn-3.7Ag-0.9Zn合金中分别添加0.5wt.%的In和富Ce稀土元素后合金的抗蠕变性能增强,而加入0.5wt.%的Al元素后,合金的抗蠕变性能下降。Sn-xAg-0.9Zn(x=0.3、0.5、2.0、3.0)合金随着Ag含量的增加其抗蠕变性能逐渐增强。(4)Sn-3.7Ag-0.9Zn、Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5RE、Sn-xAg-0.9Zn(x=0.3、0.5、2.0、3.0)合金的压入蠕变主要由位错攀移引起,但控制位错攀移速率的机制不同,其中Sn-3.7Ag-0.9Zn主要由基体Sn的晶界滑动过程控制,而Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5RE主要由位错管道扩散过程控制。Sn-xAg-0.9Zn(x=0.3、0.5、2.0、3.0)合金的位错攀移速率则随着Ag含量的增减各不相同,当x=0.3和0.5时,主要由基体Sn的晶界滑动过程控制,当x=2.0和3.0时,主要由位错管道扩散过程控制。(5)In元素的添加,在不同温度下影响钎料合金蠕变性能的机制不同,当温度为60℃和80℃时,其蠕变机制主要为位错攀移,位错攀移速率主要由位错管道扩散过程控制;当温度为100℃和120℃时,其蠕变机制主要为位错滑移,位错滑移速率主要由基体Sn的晶界滑动过程控制。
吕娟[10](2009)在《Sn-9Zn系无铅焊锡合金的微合金化研究》文中认为传统锡铅焊料虽具有优异的性能和低廉的成本,但严重危害人体和环境,研发新型无铅焊料势在必行。Sn-Zn系无铅焊料具有低成本、低熔点和良好的机械性能,被认为是最具开发前景的无铅焊料。但Sn-Zn系焊料润湿性和抗氧化性较差,严重影响其广泛应用。本文以Sn-9Zn合金为基体合金,通过添加微量的RE、Al和Ag元素对其进行微合金化以改善性能,并与传统锡铅焊料进行比较。利用扫描电子显微镜、金相显微镜对焊料合金的微观组织形貌、钎焊界面形貌进行了观察分析,借助涡流导电仪、布氏硬度计和万能材料实验机等仪器对焊料的物理、力学等性能进行了研究。结果表明:微量RE和Al元素可以显着提高Sn-9Zn合金铺展率、细化显微组织、改善钎焊接头性能,且不劣化焊料合金的电导率、热导率和力学性能。RE和Al添加量分别为0.05wt%和0.1wt%时,焊料组织细小均匀,电导率为8.15×106/Ω·m2,热导率为58.50W/K-m,硬度为20.90HB,接头剪切强度为36.23Mpa,铺展率为61.98%,与Sn-9Zn相比,剪切强度及铺展率分别提高了34.58%、13.4%,所得焊料综合性能最佳。Sn-9Zn/Cu钎焊界面为锯齿状,厚度变化不太均匀,但较Sn-37Pb/Cu界面薄且平直。添加微量RE和Al可使焊料与Cu基板间界面层变得平整,焊料与基板结合更加紧密,同时可以明显延缓时效过程中Sn-9Zn焊料与Cu基板之间界面层的生长和粗化,150℃时效1000h时,界面层仍保持原有的较平整的锯齿状;添加微量Ag和RE元素,界面层、第二相粗化和晶粒长大并未改善,时效至500h时界面处的金属间化合物及焊料组织就已经严重粗化。添加微量RE和Al元素后,时效处理过程中Sn-9Zn焊料钎焊接头的剪切强度下降趋缓。150℃时效1000h剪切强度仅下降了44.52%,其值为20.10MPa,与Sn-37Pb焊料相近。接头剪切断裂时仍保持韧性断裂方式,断口仍为明显的韧窝型塑性断口。
二、微米Sn-Ag-Cu-RE粉体材料的制备与表征(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微米Sn-Ag-Cu-RE粉体材料的制备与表征(论文提纲范文)
(1)电子封装无铅微焊点的蠕变行为及镀层锡须生长机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 电子封装概述 |
1.1.1 电子封装的定义 |
1.1.2 电子封装的无铅化 |
1.1.3 电子封装的微小化 |
1.2 蠕变理论及蠕变性能研究现状 |
1.2.1 蠕变理论及变形机制 |
1.2.2 蠕变模型及本构方程 |
1.2.3 电子封装焊点蠕变研究现状 |
1.3 锡须生长的研究现状 |
1.3.1 锡须的定义及其危害 |
1.3.2 锡须的生长机制研究 |
1.3.3 锡须生长的抑制研究 |
1.4 本论文的研究内容 |
2 实验材料、设备及方法 |
2.1 实验用钎料及钎剂 |
2.2 样品的制备方法 |
2.2.1 线性微焊点的制备 |
2.2.2 锡镀层的制备 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 拉伸蠕变实验 |
2.3.2 热-电耦合实验 |
2.3.3 焊点微观组织及断口表征方法 |
2.3.4 锡须生长测试方法 |
3 SAC0307-xBi钎料微焊点蠕变行为研究 |
3.1 引言 |
3.2 SAC0307-XBi钎料微焊点蠕变变形曲线 |
3.2.1 恒压下SAC0307-xBi钎料微焊点蠕变曲线和稳态蠕变速率 |
3.2.2 SAC0307-xBi钎料微焊点蠕变激活能Q |
3.2.3 恒温下SAC0307-xBi钎料微焊点蠕变曲线和稳态蠕变速率 |
3.2.4 SAC0307-xBi钎料微焊点蠕变应力指数n |
3.2.5 SAC0307-xBi钎料微焊点蠕变本构方程 |
3.3 Bi含量对微焊点显微组织及界面IMC的影响 |
3.4 SAC0307-xBi微焊点蠕变变形及断裂失效机制分析 |
3.4.1 SAC0307-xBi微焊点蠕变变形机制 |
3.4.2 SAC0307-xBi微焊点蠕变断口形貌及失效机制 |
3.5 本章小结 |
4 SAC0307-xNi钎料微焊点蠕变行为研究 |
4.1 引言 |
4.2 SAC0307-XNi钎料微焊点蠕变变形曲线 |
4.2.1 恒压下SAC0307-xNi钎料微焊点蠕变曲线和稳态蠕变速率 |
4.2.2 SAC0307-xNi钎料微焊点蠕变激活能Q |
4.2.3 恒温下SAC0307-xNi钎料微焊点蠕变曲线和稳态蠕变速率 |
4.2.4 SAC0307-xNi钎料微焊点蠕变应力指数n |
4.2.5 SAC0307-xNi钎料微焊点蠕变本构方程 |
4.3 Ni含量对微焊点显微组织及界面IMC的影响 |
4.4 SAC0307-xNi微焊点蠕变变形及断裂失效机制分析 |
4.4.1 SAC0307-xNi微焊点蠕变变形机制 |
4.4.2 SAC0307-xNi微焊点蠕变断口形貌及失效机制 |
4.5 本章小结 |
5 热-电耦合作用下微焊点显微组织与蠕变行为 |
5.1 引言 |
5.2 热-电耦合作用下SAC0307-3.0Bi钎料微焊点的微观组织 |
5.2.1 热-电耦合作用下焊点界面IMC的演变 |
5.2.2 热-电耦合作用下微焊点内元素的扩散 |
5.2.3 热-电耦合作用下焊点内元素浓度的变化 |
5.2.4 热-电耦合过程中原子的扩散机理 |
5.2.5 热-电耦合作用下界面空洞和微裂纹的形成 |
5.3 热-电耦合预处理后SAC0307-3.0Bi钎料微焊点蠕变变形曲线 |
5.3.1 恒压下微焊点的蠕变曲线和稳态蠕变速率 |
5.3.2 热-电耦合后微焊点蠕变激活能Q |
5.3.3 恒温下微焊点蠕变曲线和稳态蠕变速率 |
5.3.4 热-电耦合后微焊点蠕变应力指数n |
5.3.5 热-电耦合后微焊点蠕变本构方程 |
5.4 热-电耦合预处理对SAC0307-3.0Bi钎料微焊点蠕变行为影响 |
5.5 热-电耦合预处理后微焊点蠕变变形机制及断裂模式分析 |
5.5.1 热-电耦合预处理对微焊点蠕变变形机制影响 |
5.5.2 热-电耦合预处理对微焊点蠕变断裂模式影响 |
5.6 本章小结 |
6 微互连镀层外力作用下的锡须生长行为 |
6.1 不同厚度镀锡层的锡须生长 |
6.2 热-力耦合作用下镀锡层锡须生长 |
6.2.1 热-力耦合温度的影响 |
6.2.2 热-力耦合时间的影响 |
6.2.3 热-力耦合加载方式的影响 |
6.2.4 实验结果分析 |
6.3 电流加载对镀层锡须生长行为研究 |
6.3.1 电流加载时间对锡须生长的影响 |
6.3.2 电流导致阴极端空洞与裂纹的形成 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
附录 |
A 作者在攻读学位期间发表的学术论文目录 |
B 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录 |
C 作者在攻读学位期间主持和参加的科研项目 |
D 作者在攻读学位期间获得的奖励 |
E 学位论文数据集 |
致谢 |
(2)金属细丝应力释放特性实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 蠕变特性概述 |
1.3 蠕变理论概述 |
1.4 微尺度材料蠕变特性研究概况 |
1.5 主要研究内容 |
2 室温下拉伸应力释放特性 |
2.1 引言 |
2.2 实验设备介绍与材料表征 |
2.4 室温下拉伸应力释放实验 |
2.5 分析与讨论 |
2.6 本章小结 |
3 温变场下拉伸应力释放特性 |
3.1 引言 |
3.2 实验设备介绍与材料表征 |
3.3 温变场下拉伸应力释放实验 |
3.4 分析与讨论 |
3.5 本章小结 |
4 室温下扭转应力释放特性 |
4.1 引言 |
4.2 实验仪器介绍与扭转力学性能确定 |
4.3 扭转应力释放实验 |
4.4 分析与讨论 |
4.5 本章小结 |
5 应力释放中的晶粒尺寸效应 |
5.1 引言 |
5.2 试样制备与表征 |
5.3 实验结果 |
5.4 分析与讨论 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间完成的学术论文及其他成果 |
附录2 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
附录3 攻读博士学位期间获得的奖励及荣誉 |
(3)Cu/Sn颗粒复合焊料的设计及低温连接工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 封装技术和材料的国内外研究现状 |
1.2.1 无铅钎料 |
1.2.2 导电胶 |
1.2.3 低温烧结技术 |
1.2.4 基于TLP的低温连接技术 |
1.3 本课题主要研究内容 |
第2章 实验材料、设备和方法 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料 |
2.3 焊料制备和焊接实验 |
2.4 样品表征与检测方法 |
2.4.1 金属颗粒的成分分析 |
2.4.2 金属颗粒的形貌表征 |
2.4.3 复合焊料热行为分析(DSC) |
2.4.4 孔隙率测量 |
2.4.5 接头电阻率测量 |
2.4.6 接头硬度测量 |
2.4.7 接头热导率测量 |
2.4.8 剪切强度测试 |
2.4.9 高温剪切强度测试 |
第3章 锡铜复合焊料的冶金反应及IMC组织形貌 |
3.1 引言 |
3.2 复合焊料的制备 |
3.2.1 金属颗粒粉末的类型 |
3.2.2 金属颗粒粉末的粒径和含量 |
3.3 锡铜复合焊料烧结接头的组织形貌 |
3.3.1 焊点内部网络状IMC结构 |
3.3.2 焊点内部成分分析 |
3.4 锡铜复合焊料焊点的微观组织结构的形成机理 |
3.4.1 SAC-Cu焊料的DSC表征 |
3.4.2 金属颗粒之间的冶金连接行为 |
3.4.3 IMC骨架结构的形成机理 |
3.5 本章小结 |
第4章 锡铜复合焊料焊点的性能表征 |
4.1 引言 |
4.2 复合焊料接头的互连强度 |
4.2.1 多次回流后常温剪切强度 |
4.2.2 高温剪切强度 |
4.3 断口形貌以及断裂方式 |
4.4 锡铜颗粒复合焊料焊点的基本物性 |
4.5 焊点孔隙率 |
4.6 焊点组织的晶粒取向表征 |
4.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(4)MXene-SnAgCu复合钎料性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 传统Sn-Pb钎料及其使用现状 |
1.1.2 无铅钎料的设计要求 |
1.2 无铅钎料发展 |
1.2.1 无铅钎料的分类 |
1.2.2 三元系SnAgCu钎料的研究现状 |
1.3 本研究中材料的选择 |
1.3.1 基体钎料的选择 |
1.3.2 强化材料的选择 |
1.4 研究目的和研究内容 |
第二章 实验材料、设备及方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验仪器和设备 |
2.3 实验设计 |
2.4 实验方法 |
2.4.1 MXene-SAC复合钎料的制备 |
2.4.2 SAC及其复合钎料基础性能的研究 |
2.4.3 SAC及其复合钎料焊接性的研究 |
2.4.4 MXene的添加对界面处IMC生长规律影响的研究 |
第三章 MXene的制备 |
3.1 Ti_3AlC_2的制备 |
3.2 MXene的刻蚀 |
3.3 MXene的分散处理 |
3.4 本章小结 |
第四章 MXene对钎料基础性能的影响 |
4.1 前言 |
4.2 MXene-SAC复合钎料的制备 |
4.3 显微组织 |
4.4 密度 |
4.5 硬度 |
4.6 导电率 |
4.7 热扩散系数 |
4.8 热膨胀系数 |
4.9 本章小结 |
第五章 MXene对钎料钎焊性的影响 |
5.1 前言 |
5.2 MXene对钎料熔化温度的影响 |
5.3 MXene对钎料润湿性的影响 |
5.4 本章小结 |
第六章 MXene对界面IMC生长规律影响及其机理 |
6.1 前言 |
6.2 实验方法 |
6.3 钎焊时间对IMC生长影响规律 |
6.4 等温时效对IMC生长影响规律 |
6.5 IMC形貌和尺寸变化机理 |
6.5.1 钎焊时间对IMC尺寸的影响机理 |
6.5.2 时效时间对IMC尺寸的影响机理 |
6.5.3 Cu_6Sn_5形貌变化机理 |
6.5.4 MXene对界面IMC长大的抑制作用 |
6.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
硕士期间科研成果 |
(5)电—热—力耦合场作用下无铅微焊点的变形和断裂行为及其尺寸效应研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 电子封装技术及其发展 |
1.3 无铅焊料概述 |
1.4 SnAgCu焊点中微观组织演化及其对力学性能的影响 |
1.5 焊点中的电迁移行为 |
1.5.1 电子封装中电迁移研究简史 |
1.5.2 电迁移的物理机制 |
1.5.3 焊点的电迁移失效模式 |
1.6 无铅微焊点的力学行为和性能 |
1.6.1 疲劳行为 |
1.6.2 剪切性能 |
1.6.3 拉伸性能 |
1.6.4 蠕变行为 |
1.6.4.1 蠕变变形机制 |
1.6.4.2 焊点蠕变研究动态 |
1.7 电流作用后焊点的力学行为和性能 |
1.8 电-热-力耦合场作用下焊料及焊点的力学行为和性能 |
1.9 本文的主要研究目的和研究内容 |
第二章 实验材料、实验方法、设备及有限元模型 |
2.1 实验材料 |
2.2 线型微焊点制备方法 |
2.3 电-热-力耦合场加载实验 |
2.4 焊点显微组织、断口及断口表面生成物的表征方法 |
2.5 有限元模型 |
第三章 电-力耦合场作用下Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点的拉伸与断裂行为及力学性能 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 焊点在不同加载模式下的变形特征 |
3.3.2 焊点在不同加载模式下的等效模量 |
3.3.3 焊点在不同加载模式下的断裂强度 |
3.3.4 焊点在不同加载模式下的组织演化和断口特征 |
3.4 本章小结 |
第四章 电-热-力耦合场作用下Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点的拉伸与断裂行为和力学性能及其尺寸效应 |
4.1 实验方法 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 焊点高度对焊点拉伸与断裂行为及力学性能的影响 |
4.2.2 电流密度对焊点拉伸与断裂行为及力学性能的影响 |
4.2.3 温度对焊点拉伸与断裂行为及力学性能的影响 |
4.3 本章小结 |
第五章 不同电流密度的电-热-力耦合场作用下Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点的蠕变与断裂行为 |
5.1 引言 |
5.2 实验方法 |
5.3 实验结果 |
5.3.1 焊点的蠕变变形 |
5.3.2 焊点的蠕变断裂 |
5.3.3 蠕变前后焊点的微观组织 |
5.4 讨论与分析 |
5.4.1 电-热-力耦合场对焊点蠕变速率的影响 |
5.4.2 电-热-力耦合场对焊点蠕变变形机制的影响 |
5.4.3 电-热-力耦合场对焊点蠕变断裂模式的影响 |
5.4.3.1 电流对焊点蠕变断裂的影响 |
5.4.3.2 温度对焊点蠕变断裂的影响 |
5.4.3.3 拉伸应力对焊点蠕变断裂的影响 |
5.4.4 电-热-力耦合场对焊点微观组织的影响 |
5.5 本章小结 |
第六章 电-热-力耦合场作用下Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点的蠕变与断裂行为及其尺寸相关性 |
6.1 引言 |
6.2 实验方法 |
6.3 实验结果 |
6.3.1 两种加载条件下焊点的蠕变变形 |
6.3.1.1 无电流作用下焊点的蠕变变形 |
6.3.1.2 电-热-力耦合场作用下焊点的蠕变变形 |
6.3.2 两种加载条件下焊点的蠕变断裂 |
6.3.2.1 无电流作用下焊点的蠕变断裂 |
6.3.2.2 电-热-力耦合场作用下焊点的蠕变断裂 |
6.4 讨论与分析 |
6.4.1 无电流作用下焊点高度对焊点蠕变与断裂行为的影响 |
6.4.1.1 焊点稳态蠕变速率的尺寸效应 |
6.4.1.2 焊点高度对焊点蠕变变形机制的影响 |
6.4.1.3 焊点高度对焊点蠕变断裂模式的影响 |
6.4.2 电-热-力耦合场作用下焊点高度对焊点蠕变与断裂行为的影响 |
6.4.2.1 焦耳热的影响 |
6.4.2.2 背应力的影响 |
6.4.2.3 界面Cu6Sn5晶粒尺寸的影响 |
6.5 本章小结 |
第七章 电-热耦合场作用下Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu(Ni)焊点的断裂行为 |
7.1 引言 |
7.2 实验方法 |
7.3 实验结果 |
7.4 讨论与分析 |
7.4.1 电-热耦合场作用下焊点的断裂机理 |
7.4.2 电-热耦合场作用下焊点断口表面生成物合成机理 |
7.5 本章小结 |
全文总结 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(6)SAC0307-xCe/Cu无铅钎料BGA焊点的循环纳米力学行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 稀土元素的研究现状 |
1.2.2 Sn-Ag-Cu系钎料纳米压痕研究现状 |
1.3 课题来源及选题意义 |
1.4 主要研究内容 |
第2章 试验方法及设备 |
2.1 引言 |
2.2 SAC0307-xCe无铅钎料合金制备 |
2.3 SAC0307-xCe/Cu无铅钎料BGA焊点制备 |
2.4 SAC0307-xCe /Cu无铅BGA焊点的纳米压痕试验 |
2.4.1 纳米压痕试验 |
2.4.2 测量原理 |
2.4.3 试验参数设定 |
2.5 SAC0307-xCe/Cu钎料BGA焊点时效试验 |
2.6 本章小结 |
第3章 Ce对SAC0307/Cu钎料BGA焊点的循环力学行为的影响 |
3.1 引言 |
3.2 循环纳米压痕试验参数设置 |
3.3 Ce含量对SAC0307/Cu焊点的循环力学行为影响 |
3.3.1 Ce含量对焊点压痕深度的影响 |
3.3.2 Ce含量对焊点纳米压痕硬度及蠕变的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 SAC0307-0.07Ce/Cu无铅BGA焊点循环力学行为研究 |
4.1 引言 |
4.2 最大载荷对SAC0307-0.07Ce/Cu钎料BGA焊点循环行为的影响 |
4.3 循环次数对SAC0307-0.07Ce/Cu钎料BGA焊点循环行为的影响 |
4.4 保载时间对SAC0307-0.07Ce/Cu钎料BGA焊点循环行为的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 时效时间对SAC0307-xCe/Cu焊点力学行为影响 |
5.1 引言 |
5.2 试验参数设定 |
5.3 时效时间对SAC0307-xCe/Cu焊点的纳米力学行为的影响 |
5.4 时效后BGA焊点在不同加载方式下的纳米力学行为 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(7)混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料成分设计优化及钎焊可靠性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 集成电路封装技术发展的现状和趋势 |
1.2.2 混合集成电路封装用钎料国内外现状 |
1.2.3 集成电路封装焊点可靠性 |
1.3 研究目标及研究内容 |
第2章 实验材料和实验方法 |
2.1 研究路线 |
2.2 实验材料 |
2.3 钎焊接头的制备 |
2.4 钎焊设备及钎焊过程 |
2.4.1 钎焊设备 |
2.4.2 钎焊润湿性试验 |
2.5 差热分析 |
2.6 显微形貌观察 |
第3章混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料成分设计优化 |
3.1 混合集成电路用钎料成分设计 |
3.1.1 混合集成电路用钎料成分设计要求 |
3.1.2 混合集成电路用钎料合金体系的选择 |
3.1.3 混合集成电路用钎料合金成分的优化 |
3.2 混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料焊膏制备 |
3.2.1 混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料粉体制备 |
3.2.2 混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料焊膏制备 |
3.3 本章小结 |
第4章 混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料润湿性和可靠性研究 |
4.1 混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料润湿性研究 |
4.2 混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料可靠性研究 |
4.2.1 混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料焊点组织分析 |
4.2.2 混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料热疲劳研究 |
4.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
致谢 |
(8)Sn-58Bi复合钎料的制备与钎焊性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景与研究目的 |
1.2 无铅钎料概述 |
1.2.1 无铅钎料的定义与性能要求 |
1.2.2 无铅钎料的研究现状及发展趋势 |
1.2.3 Sn-58Bi钎料改性问题与研究现状 |
1.3 石墨烯对复合钎料改性的研究现状 |
1.3.1 石墨烯简介 |
1.3.2 石墨烯的制备方法 |
1.3.3 石墨烯改性钎料的研究现状 |
1.4 三氧化二钇对复合钎料改性的研究现状 |
1.4.1 三氧化二钇简介 |
1.4.2 三氧化二钇的制备方法 |
1.4.3 三氧化二钇改性钎料的研究现状 |
1.5 课题主要研究内容 |
第2章 试验材料和试验方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 Sn-58Bi钎料 |
2.1.2 石墨烯微片 |
2.1.3 三氧化二钇 |
2.2 试验方法 |
2.2.1 Sn-58Bi复合钎料的制备方法 |
2.2.2 Sn-58Bi复合钎料软钎焊性能的研究方法 |
2.2.3 Sn-58Bi复合钎料及钎焊接头力学性能的研究方法 |
第3章 Sn-58Bi复合钎料的制备及基础性能研究 |
3.1 前言 |
3.2 Sn-58Bi复合钎料的制备 |
3.3 Sn-58Bi复合钎料的基础性能研究 |
3.3.1 密度 |
3.3.2 硬度 |
3.3.3 熔点 |
3.4 本章小结 |
第4章 Sn-58Bi复合钎料软钎焊性能的研究 |
4.1 前言 |
4.2 润湿性 |
4.3 重熔服役试验 |
4.3.1 重熔服役中GNPs/Y_2O_3对互连焊点微观组织的影响 |
4.3.2 重熔服役中GNPs/Y_2O_3对界面IMC厚度的影响 |
4.3.3 重熔服役中GNPs/Y_2O_3对界面IMC形貌的影响 |
4.3.4 重熔服役中界面IMC生长动力学机理分析 |
4.4 等温时效试验 |
4.4.1 等温时效中GNPs/Y_2O_3对互连焊点微观组织的影响 |
4.4.2 等温时效中GNPs/Y_2O_3对界面IMC厚度的影响 |
4.4.3 等温时效中GNPs/Y_2O_3对界面IMC形貌的影响 |
4.4.4 等温时效中界面IMC生长动力学机理分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 Sn-58Bi复合钎料及钎焊接头力学性能研究 |
5.1 前言 |
5.2 Sn-58Bi复合钎料合金拉伸性能研究 |
5.2.1 拉伸性能测试 |
5.2.2 拉伸性能提高机理分析 |
5.3 Sn-58Bi复合钎料/Cu钎焊接头剪切性能研究 |
5.3.1 剪切性能测试 |
5.3.2 剪切性能提高机理分析 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
(9)Sn-Ag-Zn无铅钎料压入蠕变性能及组织研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 Sn-Pb 钎料的特点 |
1.2 无铅钎料的研究背景 |
1.2.1 铅及其化合物的危害 |
1.2.2 无铅钎料的提出 |
1.2.3 表面组装技术对钎料的要求 |
1.3 无铅钎料的国内外研究与应用现状及趋势 |
1.3.1 无铅钎料的性能要求 |
1.3.2 无铅钎料国内外研究与应用现状 |
1.3.3 无铅钎料的研究与应用趋势 |
1.4 Sn-Ag-Zn 无铅钎料的研究现状 |
1.5 蠕变研究的理论基础 |
1.5.1 蠕变曲线 |
1.5.2 稳态蠕变速率与本构方程 |
1.5.3 蠕变理论 |
1.6 无铅钎料蠕变研究现状 |
1.7 本课题研究的目的、内容、方法及技术路线 |
1.7.1 本课题研究目的 |
1.7.2 本课题研究内容 |
1.7.3 本课题研究方法 |
1.7.4 本课题研究技术路线 |
2 合金的熔炼与试样制备 |
2.1 实验材料及设备 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验设备 |
2.2 合金熔炼与制备 |
2.2.1 合金的成分 |
2.2.2 合金的熔炼流程 |
2.2.3 合金的熔炼工艺 |
2.2.4 试样制备 |
3 Sn-3.7Ag-0.9Zn 无铅钎料压入蠕变及组织研究 |
3.1 压入蠕变实验装置 |
3.2 压入蠕变实验方法及步骤 |
3.3 Sn-3.7Ag-0.9Zn 无铅钎料压入蠕变研究 |
3.3.1 Sn-3.7Ag-0.9Zn 无铅钎料压入蠕变曲线 |
3.3.2 Sn-3.7Ag-0.9Zn 无铅钎料的总蠕变量 |
3.3.3 Sn-3.7Ag-0.9Zn 稳态压入蠕变速率 |
3.3.4 稳态压入蠕变本构方程的建立 |
3.3.5 Sn-3.7Ag-0.9Zn 无铅钎料压入蠕变与组织的分析 |
3.3.6 Sn-3.7Ag-0.9Zn 无铅钎料蠕变机制 |
4 微合金化对Sn-3.7Ag-0.9Zn 无铅钎料组织的影响 |
4.1 In 对Sn-3.7Ag-0.9Zn 钎料组织的影响 |
4.2 RE 对Sn-3.7Ag-0.9Zn 钎料组织的影响 |
4.3 Al 对Sn-3.7Ag-0.9Zn 无铅钎料组织的影响 |
5 微合金化对Sn-3.7Ag-0.9Zn 无铅钎料压入蠕变性能的影响 |
5.1 In 对Sn-3.7Ag-0.9Zn 无铅钎料压入蠕变性能的影响 |
5.1.1 Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5111 无铅钎料压入蠕变曲线 |
5.1.2 Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5111 无铅钎料总蠕变量 |
5.1.3 Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5111 无铅钎料稳态蠕变速率 |
5.1.4 Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5111 无铅钎料稳态蠕变本构方程 |
5.1.5 Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5111 无铅钎料蠕变机理探讨 |
5.2 RE 对Sn-3.7Ag-0.9Zn 无铅钎料压入蠕变性能的影响 |
5.2.1 Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5RE 无铅钎料压入蠕变曲线 |
5.2.2 Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5RE 无铅钎料总蠕变量 |
5.2.3 Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5RE 无铅钎料稳态蠕变速率 |
5.2.4 Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5RE 稳态压入蠕变本构方程 |
5.2.5 Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.5RE 蠕变机制探讨 |
5.3 Al 对Sn-3.7Ag-0.9Zn 无铅钎料压入蠕变性能的影响 |
5.3.1 Al 对Sn-3.7Ag-0.9Zn 无铅钎料压蠕变曲线的影响 |
5.3.2 Al 对合金稳态蠕变速率的影响 |
5.4 分析与讨论 |
6 Ag 含量对 Sn-Ag-Zn 无铅钎料组织及压入蠕变性能的影响 |
6.1 Ag 含量的变化对 Sn-Ag-Zn 无铅钎料组织的影响 |
6.2 Ag 含量的变化对 Sn-Ag-Zn 无铅钎料压入蠕变的影响 |
6.2.1 Sn-xAg-0.9Zn 无铅钎料压入蠕变曲线 |
6.2.2 Sn-xAg-0.9Zn 无铅钎料总蠕变量 |
6.3 分析讨论 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(10)Sn-9Zn系无铅焊锡合金的微合金化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 前言 |
1.1 焊料无铅化的背景 |
1.2 无铅焊料的研究现状 |
1.2.1 无铅焊料定义 |
1.2.2 实用无铅焊料简介 |
1.2.3 无铅焊料发展现状 |
1.3 电子工业对无铅焊料性能的要求 |
1.4 无铅焊接的可靠性问题 |
1.4.1 可靠性研究状况及意义 |
1.4.2 可靠性对钎焊界面的要求 |
1.5 Sn-Zn系无铅焊料的研究与发展 |
1.5.1 Sn-Zn系无铅焊料简介 |
1.5.2 Sn-Zn系无铅焊料的合金化研究 |
1.5.3 Sn-Zn系无铅焊料的助焊剂研究 |
1.6 本课题的研究意义及内容 |
2 实验工艺路线、设备及方法 |
2.1 实验工艺路线 |
2.2 实验所用设备仪器 |
2.3 Sn-9Zn系合金成分选择与熔炼制备 |
2.3.1 合金成分的选取 |
2.3.2 合金的熔炼制备 |
2.4 合金组织观察与性能测试 |
2.4.1 合金组织观察 |
2.4.2 电导率及硬度测试 |
2.4.3 热导率的推算 |
2.4.4 润湿性测试 |
2.4.5 密度测试 |
2.4.6 界面组织观察 |
2.4.7 焊接接头强度的测试 |
2.4.8 时效处理 |
3 微合金化对Sn-9Zn系焊锡合金组织的影响 |
3.1 引言 |
3.2 Sn-9Zn及Sn-37Pb焊料组织分析 |
3.3 微合金化后的Sn-9Zn系无铅焊料组织 |
3.3.1 微量RE和Al元素对Sn-9Zn无铅焊料组织的影响 |
3.3.2 微量RE和Ag元素对Sn-9Zn无铅焊料组织的影响 |
3.4 本章小结 |
4 微合金化对Sn-9Zn系焊料性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 微合金化对电导率、热导率、硬度的影响 |
4.3 微合金化对密度的影响 |
4.4 润湿性测试结果分析 |
4.4.1 微量RE和Al元素对Sn-9Zn无铅焊料铺展率的影响 |
4.4.2 微量Ag和RE元素对Sn-9Zn无铅焊料铺展率的影响 |
4.4.3 微合金化对焊点表面形貌的影响 |
4.5 本章小结 |
5 微合金化Sn-9Zn系合金钎焊界面组织的时效演变 |
5.1 引言 |
5.2 时效试验用焊料成分的确定 |
5.3 钎焊界面组织形貌分析 |
5.3.1 锡铅焊料与Sn-9Zn系焊料钎焊界面对比分析 |
5.3.2 Sn-Zn/Cu焊接界面的反应机理 |
5.4 时效处理对Sn-9Zn/Cu界面形貌的影响 |
5.4.1 界面处IMC的形成与长大 |
5.4.2 时效过程中Sn-9Zn/Cu界面形貌分析 |
5.5 微合金化对时效过程中Sn-9Zn/Cu界面形貌的影响 |
5.5.1 SZ-RE-Al/Cu钎焊界面时效演变分析 |
5.5.2 SZ-Ag-RE/Cu钎焊界面时效演变分析 |
5.6 本章小结 |
6 时效处理对Sn-9Zn系焊料钎焊接头剪切性能的影响 |
6.1 引言 |
6.2 焊料焊接接头性能的分析 |
6.2.1 焊接接头剪切强度分析 |
6.2.2 焊接接头剪切断口形貌分析 |
6.3 时效处理对钎焊接头剪切强度的影响 |
6.4 时效过程中钎焊接头剪切断口形貌分析 |
6.5 本章小结 |
7 结论 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 焊料铺展性测试实验 |
附录2 焊料合金密度测试结果 |
附录3 焊料润湿角计算 |
附录4 时效过程中钎焊接头剪切强度变化数据 |
作者攻读硕士期间发表论文 |
作者攻读硕士期间申请专利 |
四、微米Sn-Ag-Cu-RE粉体材料的制备与表征(论文参考文献)
- [1]电子封装无铅微焊点的蠕变行为及镀层锡须生长机制研究[D]. 姚宗湘. 重庆大学, 2019
- [2]金属细丝应力释放特性实验研究[D]. 郭松. 华中科技大学, 2019(01)
- [3]Cu/Sn颗粒复合焊料的设计及低温连接工艺研究[D]. 周冰冰. 哈尔滨工业大学, 2018(02)
- [4]MXene-SnAgCu复合钎料性能研究[D]. 凌晨. 东南大学, 2018(05)
- [5]电—热—力耦合场作用下无铅微焊点的变形和断裂行为及其尺寸效应研究[D]. 李望云. 华南理工大学, 2017(05)
- [6]SAC0307-xCe/Cu无铅钎料BGA焊点的循环纳米力学行为研究[D]. 刘海涛. 哈尔滨理工大学, 2017(07)
- [7]混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料成分设计优化及钎焊可靠性研究[D]. 陈晓宇. 北京工业大学, 2016(07)
- [8]Sn-58Bi复合钎料的制备与钎焊性能研究[D]. 郝成丽. 哈尔滨工业大学, 2016(02)
- [9]Sn-Ag-Zn无铅钎料压入蠕变性能及组织研究[D]. 刘家麟. 西华大学, 2011(09)
- [10]Sn-9Zn系无铅焊锡合金的微合金化研究[D]. 吕娟. 西安理工大学, 2009(S1)