SnAgCu-xPr钎料组织及性能

研究了不同含量Pr元素(质量分数分别为0,0.05%,0.5%)对Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅钎料凝固特性、润湿铺展性能以及微观组织的影响.结果表明,SAC,SAC-0.05Pr以及SAC-0.5Pr的凝固所需过冷度分别为20.6,5.0,5.1℃,说明适量Pr元素的加入能够显著降低SnAgCu钎料凝固所需的过冷度;同时,Pr元素的加入细化了钎料组织,降低钎料组织中初晶β-Sn的尺寸,抑制了SnAgCu/Cu焊点内部不同形貌大块化合物Ag3Sn初晶的形成;当Pr元素的添加量为0.05%时,钎料润湿性能最优、组织最佳;0.5%Pr元素的添加会在钎料以及焊点内部形成PrSn3相,对焊点的性能造成不利的影响.

CCGA元器件焊柱可靠性影响的有限元分析

借助ANSYS有限元软件建立CCGA624器件的三维条状模型,基于应变对焊柱可靠性进行优化模拟分析。结果表明,离器件中心最远处焊柱为整个器件的最危险焊柱,共晶钎料与Sn3.5Ag焊柱的连接处具有明显的应变集中现象,裂纹将最先在该处萌生。焊柱尺寸优化结果显示:应变随着焊柱间距的增大而升高,但变化趋势缓慢;焊柱高度增加,应变曲线呈现抛物线状,在焊柱高度为2.07 mm时等效应变取最小值;应变随着焊柱直径的增大而升高,具有明显的单调性。实际应用中,可以根据应变较小的原则来选择合适的焊柱尺寸。

FCBGA元器件焊点可靠性的有限元分析

采用有限元法分析FCBGA(flip chip ball grid array)器件焊点可靠性,采用统一型粘塑性Anand本构方程研究了Sn63Pb37合金的力学行为。结果表明,应力集中区域为器件芯片边缘拐角焊点的上表面。应力时间历程处理发现:应力随时间呈周期性变化,曲线有明显的应力松弛现象和累积迭加的趋势。对三种不同球状焊点尺寸器件的研究结果发现,球状焊点尺寸为0.4mm×0.28mm时,焊点应力最大,0.46mm×0.34mm焊点次之,0.52mm×0.4mm焊点应力最小。基于塑性应变能分析的结果亦与上述变化趋势相同,且与实际应用器件的试验数据变化趋势一致。

稀土元素Nd对Sn3.8Ag0.7Cu焊点组织与抗剪强度的影响

研究了微量稀土元素Nd(0,0.05,0.5质量分数,%)的添加对Sn3.8Ag0.7Cu/Cu焊点再流焊与150℃时效条件下焊点组织与抗剪强度的影响.结果表明,适量Nd(0.05%)的添加可以明显增强微焊点的抗剪强度,改善焊点组织;降低时效过程中SnAgCu/Cu焊点界面化合物生长速率以及焊点内部基体中Cu6Sn5化合物的颗粒粗化速率,从而有利于提高微焊点长期服役过程中的可靠性.时效过程中,SAC-0.05Nd焊点力学性能下降速率较SAC焊点有所降低,而SAC-0.5Nd焊点由于稀土化合物NdSn3相的粗化,与SAC微焊点力学性能下降速率无明显差异.

基于蠕变模型倒装芯片焊点疲劳寿命预测

采用有限元方法对倒装芯片的焊点进行数值模拟计算分析。结果表明,等效蠕变应变和等效塑性应变的最大值在芯片下的边缘焊点上表面;对焊点应力应变进行时间历程处理,在循环的开始阶段,应力松弛现象显著,同时塑性应变和蠕变应变都存在累积叠加趋势;对应力应变迟滞回线研究,发现曲线呈现周期性变化,随着温度的循环加载并趋于稳定。凭借Solomon模型和Shine and Fox模型,基于塑性应变和蠕变应变的交互作用,计算焊点的疲劳寿命,模拟结果和实际情况基本接近。

Ag-Cu-Zn-Sn-xGa-yIn钎料性能与显微组织

通过对Ag-Cu-Zn-Sn-xGa-yIn钎料的钎焊试验发现:单独添加Ga或In元素时,Ga,In元素的添加量分别控制在3%,1.5%(质量分数)左右最佳;复合添加Ga与In元素时,Ag-Cu-Zn-Sn-3Ga-2In的力学性能最佳.对钎焊接头拉伸断口进行分析结果表明,Ag-Cu-Zn-Sn-3Ga-2In接头断口具备明显韧性断裂特征.当In元素添加量超过2%时,对钎焊接头强度的影响趋于平缓,但是断口已具有明显的解理形貌.Ga,In元素在钎料基体中分布均匀,无明显偏析现象,但是Ag-Cu-Zn-Sn-xGa-yIn钎料基体组织呈现明显的"骨架"状特征.

引线间距对QFP焊点的可靠性影响的有限元分析

采用有限元方法分别对具有相同引线间距和不同封装类型的QFP器件的焊点残余应力进行了数值模拟计算分析。结果表明,焊点根部、焊趾部位以及引线和焊点交界处为应变集中区域,该三处将可能成为焊点发生破坏区域,在焊点根部的应力值是最大,所以在焊点根部最容易发生破坏。对结果进行分析比较,从应力曲线图可以看出,由于残余应力累积的原因,应力具有迭加性;在引线数目相同的QFP器件中,TQFP64焊点的应力最小,VQFP64次之,SQFP64最大。在引线间距相同的QFP器件中,QFP64焊点的应力最小,QFP44居中,QFP32最大;同时与QFP100比较可知,高密度细间距器件的焊点可靠性更高。

微量元素对无铅钎料性能影响的研究现状与发展趋

对国内外无铅钎料的研究与应用进行了综述,主要介绍了国内外研究者通过添加各种微量元素(特别是Ga,In,Ti,Mn,Co,Al以及各种稀土元素等)改善与提高无铅钎料的物理性能、钎焊性能的研究成果,同时简述了微量元素对无铅钎料显微组织的影响、无铅钎料在应用过程中出现的新问题以及解决方法,并对国内未来无铅钎料的发展趋势进行了分析与展望。

细间距器件SnAgCu焊点热疲劳性能研究(英文)

通过试验和数值模拟两种方法分析细间距器件SnAgCu焊点的热疲劳寿命。采用-55～125℃温度循环试验,发现SnAgCu焊点疲劳寿命约为1150次。基于Anand方程和Wong方程两种本构模型,针对两类疲劳寿命预测方程进行对比研究。结果显示,基于两种模型计算的SnAgCu焊点应力时间历程曲线具有相类似的趋势,但是应力值有较大差别。针对两类疲劳寿命预测方程,结合试验研究分析焊点的疲劳寿命,基于Wong方程结合双蠕变模型计算的疲劳寿命值和试验结果吻合良好,而基于Anand方程结合Engelmaier修正的Coffin-Mason方程计算的疲劳寿命略高于试验结果。

SnAgCu焊点界面金属间化合物的研究现状

SnAgCu系合金钎料是目前最有可能替代SnPb钎料的无铅钎料之一。其在回流焊过程中产生的界面金属间化合物是影响电子产品可靠性的重要因素。综述了SnAgCu钎料在Cu,Ni/Cu,Au/Ni/Cu衬底上回流焊后界面金属间化合物(IMC)的类型和产生过程,并对时效、热冲击、热循环过程中界面金属间化合物的形貌演变以及生长规律进行了评述。

航空器制造中的焊接技术

近几十年来,飞机、发动机、机载设备的飞速发展推动了焊接技术的发展,不同学科工程技术的借鉴以及焊接技术本身发展的推动,也促使新的焊接技术以及包括焊接技术在内的组合工艺的发展,从而使许多新材料、新结构在航空工业中得到应用。焊接已成为航空制造工程中最重要的连接方法之一。

微电子组装焊点可靠性的研究现状

随着微电子技术的发展,组装密度的不断提高,一个焊点的破坏往往导致整个封装结构的失效,因此,焊点的可靠性越来越受到人们的重视。综合介绍了无铅化焊接由于钎料的差异与工艺参数的调整给焊点可靠性带来的相关问题,此外,对焊点的失效机理进行了分析,并进一步讨论了影响焊点可靠性的因素及解决方案。

QFP器件微焊点热疲劳行为分析

通过数值模拟可知,蠕变应变和塑性应变在时间历程处理过程中,以阶梯状累积增加.基于Shine and Fox模型和Solomon模型,运用等效应变进行SnPb和SnAgCu焊点的疲劳寿命评估,分别为937次和1 391次.结果表明,焊点的拉伸力均随着热循环次数的增加而减小;SnAgCu焊点的热循环可靠性优于SnPb焊点,焊点在热循环后的断裂形式已由韧性断裂转变为脆性断裂.随着热循环次数的增加,焊点界面处的金属间化合物层不断的生长,脆性的金属间化合物使得焊点的可靠性严重削弱,导致焊点的拉伸力下降.

QFP器件微焊点可靠性分析

通过数值模拟对QFP焊点力学性能的影响规律进行了研究,高密度化引线以及使用无铅钎料时焊点的等效应力较小.结果表明,引线数的增加以及钎料的无铅化显著提高了焊点抗拉强度,激光再流焊比红外再流焊的抗拉强度的提高了25%左右.锡铅钎料QFP断口表面晶粒较粗大,而无铅钎料的QFP断口处晶粒较细,红外再流焊加热方式下形成的焊点断口有大小不等的韧窝存在,断裂方式兼有脆性断裂和韧性断裂的特征,而激光加热方式下焊点的断口呈现均匀的韧窝形貌,断裂方式属于韧性断裂.实际焊接试验结果与理论模拟结果相吻合.

稀土元素对SnAgCu钎料性能的影响

综合评述了无铅化背景下SnAgCu系钎料合金的性能特点和研究现状,着重讨论分析了微量稀土元素的添加对SnAgCu系钎料润湿性能、力学性能、蠕变性能和显微组织的影响及其作用机理,并对具有广阔发展前景的SnAgCuRE系无铅钎料的研究与发展趋势进行了展望。

稀土元素对无铅钎料组织和性能的影响

稀土元素以其独特的优势被称为金属材料的维他命,稀土元素的添加可以在不同程度上提高无铅钎料的性能。结合国内外在含稀土元素无铅钎料研究领域的最新研究成果,综合评论稀土元素对无铅钎料组织和性能的影响,阐述含稀土元素的无铅焊点可靠性研究现状,为该钎料的实际应用提供数据支撑,分析过量稀土元素对无铅钎料表面锡须的影响,探讨锡须的生长机制及潜在的问题,最后综合评述含稀土无铅钎料在研究过程中存在的问题以及相应的解决措施,为含稀土元素无铅钎料的研究和应用提供理论依据。

有限元模拟在微连接焊点可靠性研究中的应用

有限元方法在微连接焊点可靠性研究中的应用越来越广泛。综述了国内外诸多研究学者借助有限元模拟对四边扁平封装器件(QFP)、片式电阻(CR)、陶瓷球栅阵列器件(CBGA)、芯片尺寸封装(CSP)、陶瓷柱栅阵列(CCGA)以及倒装芯片球栅阵列(FCBGA)等微元器件焊点可靠性的研究,同时对影响模拟结果的诸多因素进行综合分析。随着电子无铅进程的快速进行,焊点可靠性的研究也得到长足的发展,特别是在本构方程和焊点疲劳寿命预测方程的构建,综合分析本构方程和焊点疲劳寿命预测方程的研究和应用现状,为焊点可靠性的研究提供一定的理论依据。

铈对SnAgCu钎料的显微组织和性能影响

采用扫描电镜和能谱分析等测量方法,研究了微量铈对SnAgCu无铅钎料的润湿性、焊点抗拉强度、热疲劳性能和微观组织的影响。研究结果表明,添加微量的铈后,钎料的铺展面积明显增加,焊点抗拉强度得到明显提高,焊点热疲劳特性也得到很大的改善,但过量的铈会明显恶化钎料的此类性能。对SnAgCu-XCe焊点内部组织进行分析,发现微量铈可以明显细化焊点内部组织,降低金属间化合物层的厚度。

CuCGA器件焊点热疲劳行为数值模拟

基于蠕变模型构建Sn3.9Ag0.6Cu和63Sn37Pb钎料的本构方程,分析铜柱栅阵列封装(CuCGA)器件在不同温度循环载荷下焊点的应力应变分布.结果表明,不论温度循环如何变化,距器件中心最远处焊点的等效蠕变值总是最大,且均有明显的应力集中现象,在热循环作用下,很容易在该焊点处最先产生裂纹,导致器件失效,是整个器件最脆弱的焊点.同样温度载荷下,Sn3.9Ag0.6Cu焊点的应力应变总是小于63Sn37Pb焊点,而随着温度循环范围的减小,两种钎料的应力和蠕变值均有所降低.另外,预测发现同样温度循环载荷条件下Sn3.9Ag0.6Cu焊点具有较高的疲劳寿命.

微量元素对Sn-Zn系钎料性能和组织的影响

介绍了当前Sn-Zn系钎料的研究现状,即国内外研究者通过添加各种微量元素,如Bi,Al,Ag,Cu,In,Ga以及稀土元素等来改善和提高Sn-Zn系的润湿性能、力学性能、微观组织的研究成果。并分析了Sn-Zn/Cu界面处的金属间化合物的生长动力学以及Sn-Zn系钎料合金化过程中出现的一些问题,并展望了Sn-Zn系钎料的发展趋势。