电子封装高温焊料研究新进展

随着先进封装和第三代半导体的快速发展,具有高熔化温度、耐持久温度考验的高温焊料逐渐成为学界追逐的热点,也成为推动电子产业无铅化和升级换代等“卡脖子”问题的瓶颈。本文综述了传统高温Sn-80Au和Pb-Sn焊料、IMC焊料、纳米及纳米-微米混合焊料,提出未来高温焊料在成分上必将以金、银、铜、铝等金属或石墨烯、碳纳米管等轻质、高导热、高熔化温度的碳基材料及其复合材料为主流;在微观尺度上,纳-微米混合焊料既具有纳米焊料的温度效应,又具有颗粒选择的灵活性,能在一定程度上解决纳米焊料的氧化、团聚及烧结时的相转变等问题;基于颗粒焊料的多尺度、颗粒种类选择的多维度,具有低温快速制备、高温长期服役的IMC高温焊料也具有极大的前途。加速高温焊料研发,突破低温封装、高温服役的技术瓶颈,必将极大推动先进封装和功率封装的快速发展。

压延率对无氧铜板高温退火的组织及性能影响

高导热AMB陶瓷基板的覆铜厚板性能直接影响基板的电性能和力学性能。通过对无氧铜原料板的加工、微观组织调整以及陶瓷与铜板的活性焊料复合,达到AMB陶瓷覆铜基板最优的组织状态和电学与力学性能。首先对无氧铜板原料进行450℃和650℃再结晶退火0.5 h处理,得到两种原始的铜板组织。其次,对原始铜板进行压延率为15%、30%、45%、60%、75%的压延和800℃/1 h的退火处理,研究了退火铜板的微观组织及力学性能和电学性能。结果表明:当压延率在15%~75%时,随着压延率增加,晶粒逐渐被拉长变成扁平状,再变成纤维状;硬度随着压延率增加逐渐增大,铜板的延伸率逐渐减小,抗拉强度在压延率为15%~60%时逐渐增大,压延率达到75%时出现了小幅度降低。当在800℃退火1 h后,铜板表面晶粒尺寸随着压延率的增加逐渐减小,晶粒分布更加均匀,其大小稳定在400~800μm之间。铜板在压延率为15%~60%时的抗拉强度基本保持不变;当压延率到达75%时,抗拉强度出现小幅度降低。铜板硬度随着压延率增加基本保持不变。当压延率从15%变为75%时,铜板的电阻率有小幅度上升。

镀银铜粉导电胶的研究

经过对200目商用铜粉进行球磨处理得到2～8 μm细片状铜粉,再进行多次化学镀银处理,得到表面银覆盖率达90%以上的一种高性能镀银铜粉.该镀银铜粉与环氧树脂、固化剂以及其它添加剂合成制得的镀银铜粉导电胶,防铜氧化效果好,电阻稳定且电阻率可达10-4Ω·cm级别,相比银导电胶成本降低,耐迁移效果好.

各向异性导电胶膜新型填充粒子的研究

用分散聚合法合成了直径为3μm左右的聚苯乙烯核,在核表面化学镀形成带小突起的镍合金导电层,制成ACF新型填充粒子,对聚合物核做了粒径分布、比表面积测试,对核以及导电微球做了环境扫描电镜(ESEM)测试。结果表明:制备的导电微球密度小,呈单分散,镀层结构致密,镀层表面形成了近球形、锥形及其它不定形突起。这些突起可以刺穿电极的氧化膜。实践证明通过控制工艺参数实现控制镀层结构是一条可行方法。

SnAgCu凸点互连的电迁移

研究了无铅Sn96Ag3.5Cu0.5凸点与镀Ni焊盘互连界面的电迁移现象.在180℃条件下,凸点及互连界面在电迁移过程中出现了金属间化合物沿电子流运动方向的迁移,其演化过程呈现出显著的极性效应:阴极互连界面发生了金属间化合物的熟化、剥落和迁移;阳极互连界面则出现了金属间化合物的大量聚集.金属间化合物的演化和迁移造成了阴极处的物质减少,从而诱发空洞的形成和聚集,导致互连面积减小,整体电阻增大,可靠性降低.

管脚无铅覆层的Sn晶须问题

Sn镀层表面在某些情况下会长出长达数百微米的晶须,在电子器件服役过程中会导致电路短路等严重的可靠性问题。目前普遍认为内部压应力是导致Sn晶须生长的主要动力之一;晶须生长所需的Sn原子主要以扩散方式或位错运动方式提供,而温度因素既影响原子扩散速度,又影响镀层的应力松弛。预镀Ni或者预先热处理以形成扩散阻挡层来抑制晶须生长的方法较为常用。温度循环是加速晶须生长的一种有效手段。

花粉的振动粉碎破壁技术研究

采用自行设计制备的专利产品振动超微粉碎机组,对茶花粉进行了超微粉碎破壁实验;采用扫描电镜、离心沉降粒度仪等对粉体特征进行了观测和表征,并分析了花粉振动超微粉碎的破壁机理。结果表明,此种方法具有粉碎效率高,操作简单,所得花粉超微粉体粒径小而均匀、破壁率高、口感好等优点,为花粉的加工利用提供了新的思路。

保护气氛再流焊对塑料球栅阵列焊点性能的影响

采用静态弯曲和高速弯曲变形实验方法讨论了保护气氛再流焊塑料球栅阵列 ( PBGA)组装板焊点的性能。结果表明 ,采用氮气保护再流焊工艺得到的 PBGA组装板的最大弯曲试验载荷和冲击功比采用压缩空气对流再流焊工艺的组装板要高。氧气含量在 10 0 0 ppm到 50 ppm范围内 ,随着氮气纯度的提高 ,冲击功提高 ,而最大弯曲载荷变化不大。焊点的冲击断裂表面位于PCB板和焊球之间形成的脆性的中间合金层区域。气孔和杂质主要分布在焊盘的边缘。氮气保护再流焊可以显著降低焊接界面处的缺陷密度 。

焊膏厚度对CBGA组装板可靠性的影响

为了研究焊膏厚度对氮气保护再流焊CBGA组装板可靠性的影响 ,设计采用 0 .10mm、0 .15mm、0 .2 0mm三种厚度的焊膏和压缩空气与氮气保护再流焊来准备CBGA组装板可靠性试样。通过对组装板试样进行剪切强度、弯曲疲劳、热冲击和振动疲劳等可靠性试验来优化组装工艺过程。试验结果显示出 0 .15mm厚度的焊膏具有最佳的机械性能 ,氮气保护对改进组装板的性能起明显的作用。理论模型也定量给出了焊膏厚度与焊点性能之间的关系。

焊盘尺寸对PBGA组装板可靠性的影响

研究了焊盘尺寸对氮气再流焊ＰＢＧＡ组装板可靠性的影响。氮气保护再流焊炉内的氧含量可低至５×１０－５。对ＰＢＧＡ组装板的焊点进行了拉伸试验、弯曲疲劳试验以及热冲击疲劳试验。结果表明：经氮气保护再流焊组装的ＰＢＧＡ板其焊点的各项性能均比无保护的ＰＢＧＡ组装板好。当ＰＣＢ板焊盘直径等于ＰＢＧＡ基底焊盘直径时，其焊点有最好的性能。

加热因子——回流焊曲线的量化参数

本文介绍了一种用于回流焊曲线优化的参数“加热因子”。加热因子的大小反映了焊点中IMC的厚度，极大的影响着焊点的可靠性，通过对加热因子的调整可以实现回流焊曲线优化，提高焊点的可靠性。

新型微元件组装技术——流体自组装

随着电子产品向便携式方向发展,其中元件的尺寸逐渐变小,组装密度迅速提高,这使得与组装系统材料表面相关的范德华力、表面张力和静电引力等成了主要作用力,它们阻止了传统的拾放装置对微元件进行的操作。目前新型的流体自组装技术有望解决微元件组装面临的困难,它具有对大批量微元件在三维空间上并行地、精确地对位组装的能力。根据微元件在基板组装位置上的对位方式,本文将流体自组装分为三类:外形匹配式对位的流体自组装、粘结剂导向式对位的流体自组装和混合对位模式的流体自组装,并分别对其做了详细的介绍,文章最后展望了流体自组装技术的发展趋势。

COB芯片组装产品的工艺质量分析

本文对采用板上芯片技术（ＣＯＢ）组装的某电子产品因时间延长而出现的 产品质量问题进行了分析。采用故障树的方法，全面找出了可能引起此类问题的工艺原 因和物料原因。通过工艺跟踪和质量检验，确定了引起这类问题的主要原因是由键合焊 前的清洗工艺不当所致。实践证明，改进清洗工艺后，产品的质量大大提高。

3D封装及其最新研究进展

介绍了3D封装的主要形式和分类。将实现3D互连的方法分为引线键合、倒装芯片、硅通孔、薄膜导线等,并对它们的优缺点进行了分析。围绕凸点技术、金属化、芯片减薄及清洁、散热及电路性能、嵌入式工艺、低温互连工艺等,重点阐述了3D互连工艺的最新研究成果。结合行业背景和国内外专家学者的研究,指出3D封装主要面临的是散热和工艺兼容性等问题,提出应尽快形成统一的行业标准和系统的评价检测体系,同时指出对穿透硅通孔(TSV)互连工艺的研究是未来研究工作的重点和热点。

集成电路互连引线电迁移的研究进展

随着大规模集成电路的不断发展,电迁移引起的集成电路可靠性问题日益凸现。本文介绍了电迁移的基本理论,综述了集成电路互连引线电迁移的研究进展。研究表明,互连引线的尺寸、形状和微观组织结构对电迁移有重要影响;温度、电流密度、应力梯度、合金元素及工作电流模式等也对电迁移寿命有重要影响。同时指出了电迁移研究亟待解决的问题。

微波辅助电感耦合等离子体光谱法进行RoHS限定的重金属检测

电子电气产品中有害金属已经引起了人们高度关注。针对RoHS指令的巨大压力,文章展示了微波消解制样,ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱法)测定电气电子产品中Cr,Hg,Pb,Cd的痕量浓度的整个过程,并对该法的精确度、回复率、重现性和干扰问题做了讨论。研究表明,微波消解较之传统制样方法可更快速、无损失、无污染的制备试样。通过对整个工作日不同时间内和不同波长处四种重金属回复率分析,85%～115%的精度范围说明微波消解制样、试样介入系统及ICP检测过程损失和污染较小。重现率实验表明在工作时间内ICP具有较好的稳定性及材质效应较小。采用标准添加技术或内元素校正法可以有效克服Ni,As,Fe等对Cd的干扰,从而解决了原子吸收光谱法分析中棘手的难题。对于背景线漂移或光谱交叠问题采用多波长同时选择和两纠正点方法得以很好地解决。同时,样品、标准溶液和标准添加溶液中的痕量重金属元素分析可达到较小的相对标准偏差(<3%)和较低检出限(3σ<1μg.L-1,n=5),这些说明ICP-OES具有高精度和高可靠性。这为要求符合欧盟环保指令限定范围的电子电气业提供了较好的技术支持。

塑料中痕量Cr(VI)的RoHS符合性测定及影响因素分析

六价铬Cr(VI)的不稳定性使其成为RoHS(限定有害物质,Restriction of Hazardous Substances)符合性测试的难点之一.采用分光光度法对塑料中痕量Cr(VI)进行检测,着重研究Cr(VI)萃取与显色中的过程参数与干扰因素的影响,并建立了一套试样制备、萃取、显色等标准程序.研究表明,采用混合碱萃取法可对Cr(VI)进行有效提取,同时消除Cr(III)的干扰,通过排除共存离子影响,优化萃取、显色、标定过程中pH值、温度和时间等参数,可使试样和加标溶液的回复率保持在90%～110%之间,RSD<1%,校准在低浓度范围(0～500μg/L)呈良好线性关系.提出的方法和检测程序具有较高的精确度和灵敏度,而且操作简单、快速,为信息产业应对RoHS符合性测试提供了较好的技术支持.

超微粉碎技术及其在中药加工中的应用

介绍了超微粉碎的基本概念及粉碎机理,概述了各种常用超微粉碎设备的特点,阐述了中药超微粉碎的应用优势,重点分析了各种超微粉碎设备在中药加工中的研究现状及其优缺点,并指出振动磨是对中药进行超微粉碎的理想设备。

微小互连高度下的电子封装焊点微观组织

研究了互连高度分别为100,50,20,10μm四种不同互连高度的铜/锡/铜三明治结构微焊点的微观组织变化.结果表明,随互连高度的降低,焊料层中的铜浓度也随之升高,焊点两侧生成的Cu6Sn5金属间化合物层(intermetallic compound,IMC)厚度随之降低,但其所占焊点的比例却升高.根据IMC层厚度和焊料中铜的浓度,计算了不同互连高度微焊点所消耗的铜层厚度,发现消耗的铜基体厚度随着微焊点互连高度的降低而减少.老化过程中,焊点互连高度越低,IMC生长速度和IMC比例升高速度越快,微观组织变化越显著.

低温振动超微粉碎甘草的实验研究

目的研究中药材低温超微粉碎的粉碎机理。方法采用低温超微振动粉碎机组,对中药甘草进行常温和低温下的超微粉碎;采用激光粒度仪、扫描电镜等对粉体特征进行表征。结果与常温粉碎相比,低温粉碎不仅能在更短的时间内得到超微粉体,而且粉末粒径分布更窄,休止角更小,从而流动性得到较大改善。结论振动磨可以在低温下简单、高效、超细地粉碎甘草。