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《無鉛焊料表面貼裝焊點的高溫可靠性研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、中國科學(xué)院上海冶金研究所博士學(xué)位論文無鉛焊料表面貼裝焊點的高溫可靠性研究姓名：肖克來提申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：材料物理與化學(xué)指導(dǎo)教師：羅樂2001.7.1摘要本工作以開發(fā)適合在汽車和航天等領(lǐng)域的高溫環(huán)境中服役的焊點體系為目的，利用時效、冷熱循環(huán)、潮熱等加速實驗和高溫下剪切強度實驗等，研究了SnAg、SnAgCu和SnSb等無鉛焊料焊點的高溫可靠性，得到如下結(jié)論：，1．研究了SnAg焊料與Cu焊盤焊接所形成焊點的可靠性：<與常用的Sn62Pb36A92／Cu焊點比較，SnAg／Cu體系在150。C時效時顯示了較高的穩(wěn)定性，其組織粗化程度和界面金屬間化合物的生長速率都
2、小于SnPbAg焊點，SnAg／Cu焊點在時效過程中能夠保持更好的機械性能，斷裂與界面處金屬間化合物的生長有關(guān)：在熱循環(huán)過程中，由于熱失配產(chǎn)生的應(yīng)變導(dǎo)致焊點中出現(xiàn)裂紋，焊點強度下降很快，但SnAg／Cu焊點保持了高于SnPbAg／Cu焊點的剪切強度；潮熱實驗對SnAg和SnPbAg焊點的影響不大，相對來說，對SnAg焊點影響更小。Y‘／2．首次利用時效、熱循環(huán)等手段研究了SnAg焊料與Au／Ni．P／Cu焊盤所形成表面貼裝焊點的高g(1500c)可靠性，并與Sn62Pb36A92焊點進行了比較。／實驗發(fā)現(xiàn)，在時效的初始階段，SnAg焊點表現(xiàn)出較高的強度，此時，Sn
3、PbAg一和SnAg兩種焊點的斷裂均發(fā)生在焊料內(nèi)部。但當(dāng)時效時間超過250h時，SnAg焊點強度劇烈下降，斷裂則發(fā)生在Ni．P／Cu基體的界面上，而SnPbAg焊點則保持了較高強度。SnAg焊點在回流和時效過程中Ni．P層較多Ni的消耗可能是Ni-P與Cu基體間結(jié)合強度大幅降低的主要原因：Ni-P與焊料的反應(yīng)影響Ni．P／Cu界面結(jié)合強度這一現(xiàn)象為本工作的重要發(fā)現(xiàn)。SnAgrNi—P焊點在熱循環(huán)過程中也出現(xiàn)Ni．P從Cu基板上分離的現(xiàn)象；潮熱實驗對SnAg和SnPbAg焊點的影響不大。／srAg與Att／Ni-P／Cu焊盤形成焊點時，其可靠性明顯不如SnPbAg焊
4、料。、y3．關(guān)于常用的器件端頭金屬化層對無鉛焊料焊點的影響的研究在國內(nèi)外文獻(xiàn)中尚未見報道套針對這一現(xiàn)狀，本文研究了兩種器件端頭金屬化層對SnPbAg和SnSb等焊點的形狀、微結(jié)構(gòu)及剪切強度的影響，發(fā)現(xiàn)SnSb等無鉛焊料對器件的金屬化層種類很敏感：Ni／Agad與SnSb焊料所形成焊點的形狀理想，強度最高，而SnSb／AgPd焊點則由于SnSb與AgPd的劇烈反應(yīng)導(dǎo)致焊摘要料在器件端頭區(qū)域集中而不在Cu焊盤上充分鋪展，焊點強度低，斷裂發(fā)生在原AgPd／陶瓷界面。對于SnPbAg焊料，器件金屬化層對焊點形狀和強度影響不大，剪切測試后，斷裂發(fā)生在焊料內(nèi)部。y，4．研究了
5、SnAg和Pb95Sn5組成復(fù)合焊點時，元素之間的互擴散，對SnAg／Pb95Sn5擴散偶的微結(jié)構(gòu)及熱學(xué)性能作了分析，發(fā)現(xiàn)低熔點SnPbAg三元共晶相的生成。通過在Pb95Sn5合金上電鍍和化學(xué)鍍州以充當(dāng)阻擋層來防止低熔點相的生成，并對其效果進行了檢驗N有選擇性地在C4芯片的Pb95Sn5焊料凸點上化學(xué)鍍Ni首次獲得成功并在倒裝焊結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。y關(guān)鍵詞：電子糕無鉛斛弋熱觚眠可靠性II摘要StudyontheHighTemperatureReliabilityofLead．FreeSurfaceMountSolderJointsShawkretAhat似ajor：
6、MaterialsPhysicsandChemistry)ShanghaiInstituteofMetallurgy,ChineseAcademyofSciencesDirectedbyProf．LuoLeInthisthesis，thereliabilityofseveralkindsoflead·freesolderjoints(Sn96．5A93．5，Sn95．5A93．8Cu3．5andSn95Sb)forhiglltemperatureapplicationinautomotiveelectronicassemblieswereinvestigatedb
7、yusingacceleratetestsincludingaging，thermalcyclingandhightemperature&higllhumidity．Themainresultsaresummarizedasfollows：1．ThereliabilityofSnAgsolderjointwimCupadwasinvestigated．ItisfoundthatthereactionratebetweenSnAgandCuissmallercomparedwithSnPbAg，andtheshearstrengthofSnAg／Cusolderjo
8、intis
