Effect of indium addition on the microstructural formation and soldered interfaces of Sn-2.5Bi-1Zn-0.3Ag lead-free solder

The microstructural formation and properties of Sn-2.5Bi-xln-lZn-0.3Ag （in wt%） alloys and the evolution of soldered interfaces on a Cu substrate were investigated. Apart from the relatively low melting point （about 195C）, which is close to that of conventional eutectic Sn-Pb solder, the investigated solder presents superior wettability, solderability, and ductility. The refined equiaxial grains enhance the me- chanical properties, and the embedded bulk intermetallic compounds （IMCs） （Cu6Sn5 and CusZns） and granular Bi particles improve the joint reliability. The addition of In reduces the solubility of Zn in the 13-Sn matrix and strongly influences the separation and growth behaviors of the IMCs. The soldered interface of Sn-2.5Bi-xln-lZn-0.3Ag/Cu consists of Cu-Zn and Cu-Sn IMC layers.

高功率二极管激光器封装的多层焊接技术

对高功率二极管封装工艺中的焊接技术进行了研究,掌握了高真空下利用蒸发沉积制备铟(In)焊料的方法,在不加助焊剂的情况下进行了多层焊接实验,并对封装的连续、准连续激光器进行了性能检测。结果表明,利用In和In Sn合金的多层焊接技术进行激光器封装的方法是切实可行的。

In焊料电镀工艺研究

研究了In焊料的电镀制备方法和制备过程,分析了In焊料电镀过程中出现的镀层覆盖不完全、焊料晶粒尺度大、焊料熔化后气孔较多、凝固后表面不均匀等问题的起因,并针对这些问题,作了相应的实验改进。通过调整镀液的pH值,优化电镀电流、添加光亮剂等方法,深入讨论并得到了直流、脉冲两种电镀方式下的电镀条件,实现了稳定可控的镀速和相对较小的焊料晶粒,在半导体激光器工业的焊料制备方面具有实践意义。

HgCdTe探测器In焊凸点的失效及有限元分析

卫星工作时,由斯特林机致冷的HgCdTe中长波红外探测器会经受从-173℃以下到常温的成千上万次温度循环.由于不同材料的热膨胀系数(TEC)不匹配,这样就会造成电极封装的疲劳和失效,进而影响卫星的正常工作.利用中科院上海技术物理研究所研制的温度循环设备TCE-a,模拟了真空环境下的斯特林制冷机的开关机模式,发现了In焊凸点的两种失效模式.运用有限元方法,对In焊凸点的失效进行了力学分析.

In对Sn-8Zn-3Bi无铅钎料润湿性的影响

首先采用铺展法测试了Sn-8Zn-3Bi-(0～5)In钎料合金的铺展性.结果表明,少量In的加入提高了钎料的润湿性.当In含量达到0.5%时(质量分数,下同),钎料在铜基底上的铺展面积最大.采用气泡最大压力法对Sn-8Zn-3Bi-(0～1.5)In钎料熔体进行了表面张力测试.加入0.5%的In大大降低了Sn-8Zn-3Bi钎料熔体的表面张力,但进一步增加In的含量导致熔体表面张力增大.最后采用润湿平衡法对上述钎料进行了润湿力测试.结果表明0.5%In的加入使合金的润湿力达到最大,其原因是钎料/铜界面的界面张力减小.

低温无铅钎料合金系研究进展

随着消费类电子产品向着低功耗、多功能化、高集成度、微型化、绿色制造的方向发展,其对电子制造封装技术与工艺提出了新的要求,以应对消费类电子产品可靠性所面临的严峻挑战。首先,电子封装制造过程中表面贴装工艺(SMT)通常使用的传统Sn-Ag-Cu钎料合金回流工艺温度(240~260℃)较高,不可避免地会带来较大的热损伤、热能耗以及散热困难等问题;其次,随着器件厚度降低,要求所使用的芯片、PCB等基板更薄,这样由热膨胀系数不匹配产生的应力所引起的翘曲现象将更加显著,且在封装过程中各种焊接缺陷更易出现;此外,不耐热元器件、温度敏感器件的焊接需求逐渐增长,传统的中高温组装工艺已无法满足新型电子封装技术的需求。在SMT过程中通过使用低温无铅钎料降低工艺温度是有效解决消费类电子产品的可靠性问题的方式之一。本文对国内外低温无铅钎料合金的发展进行了总结,详细介绍了Sn-Zn基、In基、Sn-Bi基三类不同低温无铅钎料合金的发展及研究现状,阐明了三类钎料合金在不同领域应用的优缺点,分析了未来低温组装的研发方向和实现途径。

含铟铝合金焊料及其复合带性能的研究

将铟含量不同的Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ－Ｉｎ焊料与Ａｌ－Ｍｎ芯材制成复合带材，研究了钢对复合带性能的影响．结果表明：钢含量对焊料与芯材的热复合性能影响不大；当铟含量一低于０．０２７％时，焊料中铟含量越高复合带强度和钎焊性能越好；当ｗＩｎ高于０．０２７％时，随焊料中钢含量的增加，复合带强度和钎焊性能反而下降；焊料中铟的最佳含量ｗＩｎ为０．０２７％．

真空铟焊的负电子亲和势砷化镓光阴极实验研究

大功率激光加载会使负电子亲和势(NEA)砷化镓(GaAs)光阴极的温度迅速升高,较高的温度对NEA GaAs光阴极的激活层造成了破坏,从而使其量子效率迅速下降。探索了基于FEL-THz装置的NEA GaAs光阴极的真空铟焊工艺,搭建了GaAs真空铟焊平台,并进行了真空铟焊后的GaAs光阴极激光与束流加载实验。研究表明,真空铟焊使GaAs与金属阴极托之间形成了紧密连接,增强了阴极与阴极托之间的热传导,减缓了阴极的温升速率,并在数瓦平均功率激光加载时将注入器中NEA GaAs光阴极的工作寿命提高了一个量级以上。

铟凸点回流时的异常现象的研究

利用湿法回流缩球的技术,使铟柱回流成铟球。在研究中心距为30μm、面阵为320×256的读出电路在回流缩球的过程中遇到了3种异常现象,即铟球体积异常、铟球桥接和铟球偏离中心位置的现象。详细地介绍了这3种现象产生的过程及背景,分析了产生这3种现象的机理以及对器件性能和倒装互连的影响,并提出了相应的解决措施。

覆Ag层对用于LD封装的In焊料性能的影响

In焊料由于其优越的可塑性以及优良的导电、导热特性,被广泛用于半导体激光器(LD)的封装。但是In焊料遇空气易氧化,尤其在焊接加热的过程中,氧化现象更加明显,因此一般当天制备当天使用。为防止氧化,可以在In焊料表面镀一层Ag或Au作为保护层,因为Ag成本较Au低,可作为首选的保护层。关于In-Ag合金性能的研究已有过相关报道,但关于In-Ag合金的表面形貌及Ag层厚度对内部In的影响的报道还很少。文章通过扫描电子显微镜、XRD对不同样品进行了表面和成分的分析,得到了关于Ag对内部焊料的影响以及不同冷却速率下焊料的表面形貌。

In基低温钎料性能及其应用研究进展

相比传统的Sn-Pb钎料,In基钎料由于相对较低的熔点、适用于镀Au层上的焊接以及优越的抗热疲劳性能等优点,可满足高可靠电子组件中多温度梯度的焊接需求。综述并介绍了典型In基钎料的润湿性能、微观组织以及焊点力学性能特点。

大功率半导体激光器贴片层空洞热效应影响

随着输出功率、转换效率、可靠性和制造工艺的提高以及成本的降低,大功率半导体激光器越来越广泛地应用于许多新的领域。大部分商业化销售的半导体激光器阵列/巴条是用铟作为焊料封装的。然而,在半导体激光器封装过程中不可避免地会在贴片层形成一些小空洞,这些小空洞在铟的电迁移和电热迁移作用下逐渐变大,这将导致芯片贴片层形成大量的空洞,造成芯片局部温度迅速上升。针对808 nm连续波40 W传导制冷单巴条半导体激光器阵列,系统地分析了半导体激光器贴片层空洞对发光点温度的影响以及贴片层内不同位置不同尺寸的空洞对发光点温升的影响,得到了发光点温升与空洞尺寸间的关系曲线。提出了利用空洞与发光点温度的关系及空间光谱来估算贴片层的空洞分布的方法,并将估算结果与实验测得的贴片层扫描声学显微图像进行了对比。