细径铜丝超声键合焊点高温存储可靠性分析

对塑封后的20μm细径铜丝超声键合焊点进行了高温存储可靠性研究.采用SEM观察了老化后键合焊点界面微观组织及金属间化合物,采用EDS对反应物的成分进行了分析.结果表明,200℃老化9天或250℃老化9 h,键合焊点界面生成了大量Cu-Al金属间化合物,并出现可见的微裂纹和Kirkendall孔洞;250℃老化16 h后,环氧塑封料中微量的Sb元素与铜球焊点发生反应,生成以Cu3Sb为主的反应物;当老化时间超过49 h,铜丝破碎,铜键合焊点产生严重腐蚀.250℃老化超过24 h或300℃老化超过4 h会发生银迁移现象.

铝制散热器翅片钎焊工艺研究

为降低热管散热器铝制翅片与铜热管之间的传热热阻从而改善散热器的性能,研究了铝制翅片与铜热管之间的低温钎焊连接工艺。提出通过表面电镀Ni/Sn镀层的方法来改善低温钎料在铝板表面的润湿性能。采用Sn-3Ag-0.5Cu(简称SAC)钎料焊接电镀Ni/Sn铝板,结果表明,采用这一工艺方法可以实现铝板与铝板以及铝板与铜之间的低温钎焊连接,所获得的Al-Al搭接接头的抗剪强度为20.4 MPa,Cu-Al搭接接头的抗剪强度为26.2 MPa,可以满足散热器铝制翅片的焊接强度要求。

大功率LED照明模块及高效散热结构优化设计

发光二极管(LED-Light Emitting Diode)照明因其特有的优势逐渐替代传统光源,但芯片结温对LED的光电转化效率、波长和寿命等有重要影响,因此散热是LED应用的瓶颈。设计了模块化的高密度LED照明单元,可根据需要组合以满足不同场合的需求。针对其散热要求,提出一种新的散热结构,采用钎焊连接的方法代替传统散热器中导热膏粘接和机械夹持的部分,有效地减小了封装热阻。通过数值模拟和试验探究了影响散热的主要因素和热通道的瓶颈,并进行了相应的结构优化。试验结果证明,优化后的散热结构能得到至少13%的性能提升。

铜丝球焊技术研究进展

在微电子器件封装第一级互连技术中,丝球焊技术占据着重要地位.随着封装技术的不断发展以及铜芯片技术的逐步应用,铜丝球焊技术开始部分替代金丝球焊应用在一些分立器件、大功率器件等电子元器件的封装中,并在精密封装领域得到推广和应用.本文主要对近年来铜丝球焊技术的相关研究进行了综述,介绍了铜丝球焊技术的发展现状.

塑料封装铜丝内连电子元器件开封新工艺研究

采用两种开封工艺对塑料封装、铜丝内连的电子元器件进行了开封实验。通过自动开封机对开封工艺参数的精确控制,使用浓硝酸与浓硫酸的混合液对样件进行开封,比较完整的保留了铜丝内连结构,达到了开封测试的基本要求。另外通过在混合腐蚀液中添加过量CuSO4.5H2O晶体使腐蚀液中的Cu2+在开封过程中始终保持饱和溶解状态下进行手工开封,结果表明改进后的腐蚀液对铜丝及铜球焊点的腐蚀破坏得到有效抑制。研究结果对于解决塑料封装、铜丝内连电子器件开封测试的难题具有指导意义。

Sb_2Te_3热电薄膜磁控溅射制备工艺

Sb2Te3基半导体合金是目前性能较好的热电半导体材料。将材料低维化处理可以获得较块状材料更大的热电优值。通过磁控溅射工艺制备低维Sb2Te3薄膜,并通过AFM、XRD和XPS测试方法对薄膜的成分、薄膜表面以及原子偏析进行表征。通过退火工艺去除薄膜应力,观察退火工艺前后薄膜表面形貌的变化以及退火温度对薄膜表面质量的影响。试验结果表明通过磁控溅射工艺所制备出的Sb2Te3薄膜为非晶态,随着溅射功率增大,薄膜的表面粗糙度增大。退火可使薄膜变为晶态,但是表面粗糙度增大。较大或较小溅射功率下所制备的薄膜其合金成分与合金靶材有较大偏差。

残余应力对混合组装BGA热循环可靠性影响

研究混装球栅阵列（Ballgridarray，BGA）回流焊后产生的残余应力对热循环寿命产生影响。根据Sn63Pb37／Sn3．OAg0．5Cu均匀混装BGA封装实体，建立有铅和混装BGA封装体ANSYS有限元模型。通过加载不同峰值温度（220～265℃）和不同降温速度（1～6℃／s）的回流温度曲线后，得到BGA封装体焊点残余应力、应变。随后选取峰值温度243℃、降温速度3℃／s条件下的回流焊后BGA封装体模型施加热循环载荷，根据修正Coffin-Manson方程预测焊点寿命。研究结果表明：回流焊中降温速度对焊后应力占主导因素，应力降温速度的增加逐渐由27．9MPa增加到32．5MPa，而峰值温度对焊后应变影响明显；热循环分析中BGA焊球左上角区域始终处于高应力应变状态，均匀混装BGA寿命稍低于SnPb焊点BGA：回流焊工艺后进行热循环加载结果表明残余应力对Sn63Pb37／Sn3．0Ag0．5C均匀混装BGA寿命影响不大。

电子封装技术的研究进展

随着信息时代的到来,电子工业得到了迅猛的发展并带动了与之相关的电子封装业的进步。电子封装技术在现代电子工业中也越来越重要。高功率、高密度、小型化、高可靠性、绿色封装已是当代电子封装技术的主要特征。随着电子产品设备向微型化、大规模集成化、高效率、高可靠性方向的发展,对封装材料、技术及可靠性提出了越来越高的要求。本文简要介绍了目前电子封装材料、技术以及可靠性的基本要求和研究进展,并对未来的发展方向趋势进行了分析评述。

射频器件超细引线键合射频性能仿真

随着雷达性能指标不断提高、体积不断压缩,作为其关键组成部分成之一的T/R(transmitter and receiver)组件也不断向小型化和高密度方向发展.采用超高密度引线键合技术能够实现高密度射频器件封装,但也会带来键合焊点可靠性下降、电路射频性能差等问题.针对键合线尺寸减小而引起射频性能下降的问题,采用HFSS软件探究了在0~20 GHz金带尺寸变化对电路射频性能的影响规律,并利用ANSYS Q3D和ADS软件对超细引线键合的电路进行阻抗匹配.结果表明,对于金丝和金带而言,插入微带双枝短截线匹配结构均能明显提高电路的射频性能.对于类型1结构,S21与S12的传输功率能达到-0.049 dB.对于类型2结构,S21与S12的传输功率能达到-7.245×10-5 dB,说明类型2结构下的信号传输几乎无损耗.该结果为超细引线键合技术在射频电路中的应用提供了理论指导.

老化过程中Cu/Al合金键合界面金属间化合物的生长行为

采用热压超声丝球键合方法,将直径50μm Cu引线键合到Al-1%Si-0．5%Cu金属化焊盘．对焊点在不同温度下进行老化,通过SEM,EDX和Micro-XRD分析了金属间化合物(IMC)生长情况．结果表明：老化后Cu-Al IMC主要为CuAl_2和Cu_9Al_4．在老化温度一定时,Cu-Al IMC层的生长厚度与老化时间的关系符合抛物线法则；由实验数据计算得到Cu-Al IMC生长的激活能为97．1 kJ/mol．

金、铜丝球键合焊点的可靠性对比研究

金丝球焊是电子工业中应用最广泛的引线键合技术,但随着高密度封装的发展,铜丝球焊日益引起人们的关注。采用热压超声键合的方法,分别实现Au引线和Cu引线键合到Al-1%Si-0.5%Cu金属化焊盘。对焊点进行200℃老化实验的结果表明:铜丝球焊焊点的金属间化合物生长速率比金丝球焊焊点慢的多;铜丝球焊焊点具有比金丝球焊焊点更稳定的剪切断裂载荷,并且在一定的老化时间内铜丝球焊焊点表现出更好的力学性能;铜丝球焊焊点和金丝球焊焊点在老化后的失效模式不同。

电子封装与组装焊点界面反应及微观组织研究进展

软钎焊焊点界面反应是连接金属的最古老的冶金工艺过程。随着倒装芯片(FC)、球栅阵列(BGA)和芯片级封装(CSP)等面封装技术的兴起,近年来Sn基钎料被广泛应用于微电子制造,包括芯片和基板之间的封装互连以及基板与印制电路板之间的组装互连。这就需要系统地研究Sn基钎料焊点界面反应及微观组织。从形态学、热力学和动力学的角度回顾总结了SnPb共晶钎料、高Pb钎料和无Pb钎料与Cu、Ni、Au/Ni/Cu、PdAg焊盘之间的界面反应。

Cu丝超声球焊及楔焊焊点可靠性及失效机理研究

Cu丝由于具有优良的导热性能、机械性能以及低成本等优点使得用铜丝替代传统的Au丝和A l丝已经成为半导体工艺发展的必然方向。综述了Cu丝超声球焊以及楔焊焊点可靠性问题,对焊点的各种失效模式与机理进行探讨。

表贴元件与双列直插器件温循过程中焊点可靠性研究

研究了表贴电阻及插装DIP器件的焊点可靠性。参照ECSS相关标准对装联后表贴电阻及插装DIP进行温循试验,借助光学显微镜及SEM电镜分析焊点内裂纹位置及影响因素。结果表明,DIP焊点裂纹产生于焊料与引脚的焊点上圆角处以及焊料与焊盘界面拐角处,PCB厚度对裂纹长度影响不大。表贴电阻裂纹产生于电极与焊料界面拐角处及下界面处,器件尺寸越大裂纹尺寸越长。

国内外高校电子封装专业人才创新能力培养方案比较研究

电子封装技术关乎我国电子制造产业的发展。随着我国智能制造的高速发展以及高校人才培养模式的不断深化改革,对电子封装专业人才创新能力的培养愈发重要。国内外高校在进行电子封装专业人才创新能力的培养时采用了不同的培养模式,本文将我国与国外高校对电子封装专业人才的培养模式进行对比,分析国内外高校对电子封装专业人才创新能力培养模式的异同,充分借鉴国外教育模式的优势,择善而从,以促进我国电子封装专业人才创新教育的发展。

QFN焊点可靠性与服役寿命研究

以QFN封装1/4模型为研究对像,通过有限元分析及实验验证的方式,分析温度循环载荷下QFN器件焊点可靠性。有限元分析结果表明,QFN的使用寿命周期为525周,其焊点应力的最大值位于拐角处的焊点上表面处,且应力值变化具有周期性,因此该位置上的焊点更容易出现失效。实验证实,温循载荷导致失效焊点内形成贯穿性裂纹,未失效焊点形成非贯穿性微小裂纹。失效焊点位置与有限元模拟结果吻合良好。

电子封装与组装焊点钎料合金力学行为研究进展

随着面封装技术的持续发展,古老的软钎焊技术被赋予新使命,Sn基钎料焊点被广泛用于实现芯片与基板之间以及基板与印制电路板之间的电气互连。目前电子封装与组装焊点的失效成为了影响电子产品可靠性的关键问题。这就需要系统地表征焊点服役条件下Sn基钎料合金的力学行为,并刻画其本构关系。本文从本构模型、寿命预测模型及断裂机制三个角度回顾总结了焊点Sn基钎料合金的力学行为方面的研究结果。

功率器件封装用纳米浆料制备及其烧结性能研究进展

随着SiC、GaN等第三代半导体在大功率器件上的应用,功率器件的工作温度可达到300℃,传统Sn基无铅钎料因为熔点低及钎焊温度高等原因无法满足要求。纳米浆料因其可以实现低温烧结、高温服役的特性吸引了国内外研究者的青睐。从纳米颗粒的合成、纳米浆料的制备、烧结性能以及可靠性等方面综述国内外纳米浆料的研究进展,同时对纳米浆料研究中存在的问题提出一些建议。

大功率LED多芯片模块水冷散热设计

针对车用大功率LED照明灯,提出了水冷热沉散热设计。比较了水冷热沉内部串联方式、伪串联方式、并联方式和伪并联方式四种水道的对应LED结温与水泵功率。研究了采用并联方式时LED结温与各条分水道流速的相对标注偏差值(简称RSD值)之间的关系和降低RSD值的方法。计算了经优化设计后的水冷散热系统各个环节的热阻,并与热管自然对流散热进行了比较。

电子封装国际标准认证课程思政建设案例与实践

本文阐述了电子封装国际标准认证课程思政建设的目标及建设方案,将哈尔滨工业大学的校训“规格严格,功夫到家”作为课程思政建设的主线,同时融入民族复兴与时代精神,提升学生的民族自豪感,鼓励学生树立远大抱负,脚踏实地做事,在服务强国战略中成长成才。文中列举和分享了课程思政建设实践过程中的实际案例,对电子封装技术专业课程思政建设进行了有益的探索。