AuSn20焊料制备技术及发展趋势

随着电子产品小型化、无铅化的发展,对焊接材料提出了更高的要求。无铅焊料AuSn20由于具有优良的性能,在高可靠性气密封装和芯片焊接中被广泛应用。本文介绍了AuSn20焊料的性能和制备方法,指出了传统的铸造拉拔轧制法、叠层冷轧复合法及电镀沉积法的不足,提出了研究及制备AuSn20合金焊料的技术改进方案。

AuSn20/Au/Ni焊点剪切性能研究

采用3种应变率(0.3 s^-1、3 s^-1、30 s^-1)对4种AuSn20焊层厚度(3μm、6μm、9μm、12μm)的AuSn20/Au/Ni焊接接头进行了剪切实验,分析了不同应变率以及AuSn20焊层尺寸对AuSn20/Au/Ni焊接接头抗剪切性能的影响。结果表明,AuSn20/Au/Ni焊接接头的剪切强度随应变率增大而增大,在3μm^12μm的AuSn20焊层厚度范围内,AuSn20/Au/Ni焊接接头的剪切强度随AuSn20焊层厚度增大而增大。

GaAs功率芯片AuSn20共晶焊接技术研究

针对GaAs功率芯片共晶焊接工艺中,因焊接空洞、虚焊致使芯片烧毁的问题,对AuSn20共晶焊接技术进行研究。通过自动共晶设备,对共晶温度曲线参数进行实验分析。结果表明,共晶温度曲线设置260℃、320℃的温度梯度可以保证焊料的充分融化、浸润,共晶熔融时间控制在15-30s可以形成适量的IMC层。对优化后的共晶焊接面进行热阻分析,在满负荷条件下,功率芯片最高节温为93℃,满足小于125℃的要求,说明共晶质量良好。

温度对金锡合金焊料共晶形貌影响机制研究

金锡焊料熔封作为典型的高可靠气密封装方式,广泛应用于航空航天、船舶舰艇、导弹雷达、装甲坦克等装备系统器件。鉴于金锡焊料环对成分和质量有严格的控制要求,在实际应用中会由于管壳、盖板母材及其镀层的参与造成对共晶点的偏离,得到更为复杂的焊接状态。为深入剖析封装机理、提高封装质量,对影响共晶界面形貌最为重要的温度因素展开研究。设定不同峰值温度,通过扫描焊接样品截面,观察界面化合物状态和分布,研究密封过程中工艺参数对封焊区微观形貌的影响,得到焊缝厚度、树枝晶化合物厚度、Ni元素扩散距离等界面状态随峰值温度变化的趋势,为进一步提高金锡焊料熔封可靠性提供理论参考。

保温时间对GaAs功率芯片钎缝组织及性能的影响

GaAs芯片的使用性能受其散热效果决定,而散热主要依靠散热垫块与芯片连接的钎缝来决定。为增加钎缝的散热效果和基体结合强度,文中分别在芯片层利用物理气相沉积方法沉积Pd和Au膜,而在Cu/Mo/Cu散热垫块上沉积Ni和Au膜,采用AuSn20共晶钎料,研究保温时间对钎焊缝组织和界面结合性能影响。研究结果表明:共晶结构主要由15~20μm厚的合金层和0.5~3μm厚的IMC层构成。随着保温时间延长,合金中Sn元素会逐渐被IMC层消耗,合金成分往富Au的(L+ζ′)相区迁移,相比例增加,保温时间超过60 s后, IMC层厚度超过3.9μm,剪切力快速减小至89.67 N。

AuSn20共晶合金钎料制备工艺研究进展

AuSn20钎料以其优异的综合性能,广泛应用于高可靠微电子器件和光电子器件封装。但AuSn20共晶合金铸态组织的粗大和初生金属间化合物相分布的不均匀导致合金脆性较大,制备成形困难,其制备工艺是目前的研究热点。介绍了固态成形工艺、液态成形工艺、薄膜工艺和快速凝固工艺制备AuSn20钎料的原理和特点,指出了制备工艺的发展方向。

成形工艺对AuSn20共晶钎料薄带组织与性能的影响

采用普通凝固-轧制工艺和快速凝固-轧制工艺制备了两种AuSn20共晶合金钎料薄带,借助OM、FESEM、XRD、EPMA、EDS、DSC和MTS陶瓷试验系统,比较了其显微组织、物相组成、成分分布、熔化特性和剪切强度。结果表明,相对于普通凝固-轧制工艺,快速凝固-轧制工艺制备的AuSn20共晶合金钎料薄带组织细小、成分均匀,固相线温度和液相线温度分别降低了4.9℃和7.4℃,熔化区间减小2.5℃,润湿性和剪切强度分别提高了10.96%和19.02%。

热循环条件下光纤连接器金锡焊点性能研究

针对光纤连接器在特殊环境应用中经受极端高温和极端低温交替变化,在焊缝处易产生疲劳裂纹、影响焊点可靠性的问题,建立了有限元模型,采用黏塑性本构方程描述金锡焊点的力学行为,模拟光纤连接器在服役过程中连接界面处的应力应变场,探究不同结构参数对焊点应力和变形的影响.结果发现:裂纹萌生的危险点位于下端面焊料层与可伐合金底座的交界面上,其累积非弹性应变值最大为1.22×10^-3;裂纹往往由上下端面萌生,逐渐向中心扩展,最终贯穿焊料层.通过比较不同结构参数对焊点应力应变影响,发现当焊料层厚度为50μm,即底座孔内径为1.49mm,插针外径为1.39mm时,焊料层中应力和累积非弹性应变值最小,发生疲劳损伤的可能性也最小.