淋溶酸性溶液对SnPb焊料中重金属浸出及电化学特性的影响

为研究重金属元素在土壤中的浸出迁移特性,评价其环境污染风险程度,以电子产品SnPb焊料为对象,研究填埋时不同酸性溶液对焊料重金属元素的腐蚀浸出行为以及腐蚀电化学特性的影响,对淋溶液中重金属浸出速率、表面腐蚀产物及形貌和动电位极化曲线等进行分析。结果表明:SnPb焊料在淋溶H_(2)SO_(4)⁃HNO_(3)溶液中腐蚀电流密度最高,表面腐蚀产物为PbSO_(4),Sn的浸出速率最大,在淋溶HNO3⁃HCl溶液中的腐蚀电流密度较低,Pb的浸出速率最大。因此,SnPb焊料在淋溶H_(2)SO_(4)⁃HNO_(3)溶液条件下,Sn对地下水的污染风险高,Pb对土壤的污染风险高;在淋溶HNO_(3)⁃HCl溶液条件下,Pb对地下水的污染风险很高。

Ni/Au镀层与SnPb焊点界面电迁移的极性效应

采用Ni(P)/Au镀层-SnPb焊点-Ni(P)/Au镀层的互连结构,研究电迁移作用下焊点/镀层界面金属间化合物(IMC)的极性生长特性,从电位差和化学位梯度条件下原子定向扩散的角度分析互连结构的微结构变化的微观机制。在无外加应力条件下,由于液态反应速率远远快于固态反应速率,Ni(P)/Au镀层与焊点界面IMC经过120℃、100h的热处理后无明显变化。但是,在电迁移作用下,由于Sn沿电子流方向的定向扩散使阳极界面IMC异常生长,而阴极界面IMC厚度基本不变。由于电子由上层Cu布线进入焊点的电子注入口位于三相结合界面位置,在焦耳热的作用下会导致焊料的局部熔融,引起Cu布线与焊料的反应,使电子注入口的Cu布线合金化。

电迁移作用下SnPb与Ni(P)界面金属间化合物的极性生长

采用球栅阵列封装(BGA)焊点研究共晶SnPb焊点中的电迁移行为,分析了电迁移作用下SnPb焊点与Ni(P)镀层界面金属间化合物(IMC)的极性生长现象,从原子迁移的角度提出了互连焊点微结构演化的微观机理.焊点在焊接过程中形成厚度约为2μm的Ni_3Sn_4 IMC层,随后的120℃热处理并不会导致界面IMC的明显生长.而电迁移作用下,阳极焊点与镀层界面IMC出现异常生长,同时阴极焊点与镀层界面IMC生长受到抑制,最终在同一焊点中形成极性生长的现象.界面IMC的极性生长与电迁移引起的原子通量有关,Sn原子通量方向与电子流方向相同,而Ni原子通量方向相反,导致阳极界面IMC的异常生长,而相同的原子迁移特性导致阴极界面IMC的生长受到抑制.

倒装焊SnPb焊点热循环失效和底充胶的影响

采用实验方法 ,确定了倒装焊 Sn Pb焊点的热循环寿命 .采用粘塑性和粘弹性材料模式描述了 Sn Pb焊料和底充胶的力学行为 ,用有限元方法模拟了 Sn Pb焊点在热循环条件下的应力应变过程 .基于计算的塑性应变范围和实验的热循环寿命 ,确定了倒装焊 Sn Pb焊点热循环失效 Coffin- Manson经验方程的材料参数 .研究表明 ,有底充胶倒装焊 Sn Pb焊点的塑性应变范围比无底充胶时明显减小 ,热循环寿命可提高约 2 0倍 。

电子封装SnPb钎料和底充胶的材料模型及其应用

采用统一型粘塑性Ａｎａｎｄ模型描述ＳｎＰｂ针料的非弹性力学行为，基于试验数据和弹塑性蠕变本构模型，确定了９２．５Ｐｂ５Ｓｎ２．５Ａｇ和６０Ｓｎ４０Ｐｂ两种钎料Ａｎａｎｄ模型的材料参数。采用线性粘弹性Ｍａｘｗｅｌｌ模型，描述了一种倒装焊底充胶Ｕ８３４７－３材料的模量松弛和体积松弛，得到了相应的松弛参数，研究对所给出的材料模型和参数进行了验证。另外，利用有限元法模拟了倒装焊在热循环条件下的应力应变行为，分析了ＳｎＰｂ焊点的塑性应变和热循环寿命。结果表明，采用上述材料模型和参数，可以合理描述ＳｎＰｂ钎料和底充胶的力学本构，并可应用于电子封装的可靠性模拟和分析。

倒装焊中复合SnPb焊点形态模拟

本文给出了倒装焊 (flip chip)焊点形态的能量控制方程 ,采用SurfaceEvolver软件模拟了倒装焊复合SnPb焊点 (高Pb焊料凸点 ,共晶SnPb焊料焊点 )的三维形态 .利用焊点形态模拟的数据 ,分析了芯片和基板之间SnPb焊点的高度与焊点设计和焊接工艺参数的关系 .研究表明 :共晶SnPb焊料量存在临界值 ,当共晶SnPb焊料量小于临界值时 ,焊点的高度等于芯片上高Pb焊料凸点的半径值 ;当共晶SnPb焊料量大于临界值时 ,焊点的高度随共晶SnPb焊料量的增加而增加 .另外 ,采用无量纲的形式给出了焊点高度与共晶焊料量、焊盘尺寸、芯片凸点的尺寸 ,芯片重量之间的关系模型 ,研究结果对倒装焊焊点形态的控制、工艺参数的优化和提高焊点可靠性具有指导意义 .

激光加热条件下SnPb共晶钎料与Au/Ni/Cu焊盘界面反应动力学

激光重熔在电子封装领域中SnPb共晶钎料凸点制作方面存在极大的优势.采用扫描电子显微镜(SEM)分析了激光加热条件下SnPb共晶钎料与Au/Ni/Cu焊盘之间的界面反应,探讨了钎料与Au/Ni/Cu界面处金属间化合物的形成机理,并采用数值模拟的方法计算了Au镀层在激光加热过程中向钎料中的溶解与扩散动力学.结果表明:SnPb共晶钎料在激光加热瞬间与Au/Ni/Cu焊盘中的Au发生反应,生成Au-Sn金属间化合物,其形貌和分布与激光输入能量密切相关;随着激光输入能量的增加,Au-Sn化合物由连续层状转变为针状,最后以细小颗粒弥散分布在钎料内部.

晶圆级封装中的SnPb焊料凸点制作工艺

以晶圆级封装工艺技术(WLP)研究为基础,阐述了电化学淀积SnPb焊料凸点的工艺控制过程。采用电化学淀积方法,制备出150μm高(均匀性为±10μm)的SnPb焊料凸点。经扫描电镜分析,SnPb焊料凸点的成份含量(63/37)控制在5%范围之内。

SnPb共晶焊料接头中IMC的形成及时效演变

综述在微电子行业使用最多的SnPb共晶合金焊料与Cu或Ni/Cu或Au/Ni/Cu金属结合层经再流焊方法焊接后,在焊接界面和焊料内部形成的金属间化合物(IMC)的类型、形貌及分布形式,分析焊接接头在随后150℃左右时效不同时间后,IMC的类型、成分和形貌的演变规律,讨论IMC对焊料接头的断裂机制的影响。

交变电磁辐射下SnPb共晶钎料在BGA焊盘上的自发热重熔及界面反应

进行了交变电磁辐射下附Au/Ni镀层BGA焊盘上SnPb共晶钎料球感应自发热重熔形成钎料凸台的实验,并分析了感应自发热重熔以及固态老化对SnPb共晶钎料与Au/Ni镀层焊盘界面反应的影响.研究结果表明,交变电磁辐射一次重熔与红外重熔结果一样使Au镀层完全消失,并在钎料中形成离散的针状AuSn4,但是二次重熔结果由于电磁场作用下液体金属内固态金属颗粒聚集效应作用的结果使AuSn4金属间化合物富集在钎料与焊盘的界面处.固态老化过程中针状AuSn4转化为层状(AuxNi1-x)Sn4并粘着在NiaSn4上,抑制NiaSn4的长大.

球栅阵列封装中SnPb焊点的应力应变分析

基于SnPb焊料的统一粘塑性Anand本构模型,运用ANSYS有限元软件分析了球栅阵列封装中复合SnPb焊点在热循环过程中的应力、应变的分布,观察到SnPb焊料的蠕变行为和应力松弛现象,结果证明:外侧焊点经受的应力、应变范围比内侧焊点大;焊点的最高应力区域出现在Sn60Pb40焊料的最外缘处,最高应变区域出现在Pb90Sn10焊料与UBM层接触面的最上缘处。

低温下SnAgCu−SnPb混装焊点断裂模式演变规律

研究低温对SnAgCu−SnPb混装焊点力学性能和断裂机理的影响。结果表明,混装焊点的抗拉强度首先随着Pb含量的增加而提高,在Pb含量为22.46%(质量分数)时达到最大值,之后随着Pb含量的增加而降低,温度的降低会不断增加焊点抗拉强度。Pb含量以及低温均能导致混装焊点断裂模式的转变,其中低温是主导因素。当温度从298 K下降到123 K,焊点的断裂模式不断由韧性断裂向准韧性、准脆性断裂转变,最终演变为脆性断裂。

SnPb钎料合金的粘塑性Anand本构方程

采用统一型粘塑性本构 Anand方程描述了电子封装焊点 Sn Pb钎料合金的非弹性变形行为 ,基于 Sn Pb 合金的弹塑性蠕变本构方程和实验数据 ,确定了6 2 Sn36 Pb2 Ag、6 0 Sn40 Pb、96 .5 Sn3.5 Ag和 97.5 Pb2 .5 Sn四种钎料合金 Anand方程的材料参数 ,验证了粘塑性 Anand本构方程对 Sn Pb合金在恒应变速率和稳态塑性流动条件下应力应变行为的预测能力。结果表明 ,Anand方程能有效描述 Sn Pb钎料的粘塑性本构行为 ,并可应用于电子封装 Sn

倒装焊底充胶分层与SnPb焊点热疲劳的可靠性

采用实验和有限元模拟，研究了底充胶分层和ＳｎＰｂ焊点的可靠性．结果表明，底充胶分层易发生在芯片／底充胶界面边缘处；当底充胶与芯片粘合强度较弱时，底充胶的早期分层是焊点中裂纹萌生扩展从而导致失效的直接原因；当底完胶与芯片粘合强度较强时．分层可以削弱底充胶对焊点的机械耦合作用，从而影响焊点的热循环寿命，此时，焊点热疲劳裂纹是焊点失效的直接原因。

SnAgCu和SnPb焊锡在含活性剂介质中的电化学腐蚀性能

用动电位极化法研究了无铅焊锡合金Sn-3.0Ag-0.5Cu和锡铅焊锡合金Sn-37Pb在20℃、0.1mol/L乙二酸水溶液中的电化学腐蚀性能,并与其在相同温度下的0.1 mol/L NaCl水溶液中的性能进行了比较,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了腐蚀产物的形貌和成分。结果表明:在两种腐蚀溶液中,Sn-3.0Ag-0.5Cu的耐蚀性能均优于Sn-37Pb。在0.1 mol/L乙二酸水溶液中,两种焊锡都产生了电化学钝化,表面腐蚀产物均为草酸亚锡,其钝化机理符合成相膜理论。而在0.1 mol/L NaCl水溶液中,两种焊锡均无钝化现象。

SnPb63—37高性能焊锡的研制

本文阐述了国产狄盾牌Sn Pb63—37高性能焊锡的研制过程,并介绍了该焊锡的理化、机械性能,其质量已达到美国爱法公司Sn Ph63—37焊锡的水平,并广泛应用于高技术的电子计算机、仪器仪表的焊接中。

在航空电子应用中无铅和混合系统组件（SNPB/无铅）的制造和可靠性

由于环境和政治方面的原因，尽管电子产品中铅的使用对环境的明显的影响的潜在趋势还不明确，但是，电子产品中禁止使用铅是人们不可回避的热点话题。由于受到工艺和可靠性的限制，禁止使用铅的立法已将整个产品目录删除。看起来是多种方式的电子制造，也就是说，某些组装将使用传统的共晶焊料，而其它的一些组装将使用不同的无铅合金，是确定无疑的。多种方式的制造结果就是产品要求使用SnPb和无铅元件。本文的研究旨在为航空电子工业提供无铅和混合系统组件的可靠性数据。 为了分析在极端的环境下几种设计和组装工艺的变量而设计了一种CCA测试媒介物。CCA变量包括焊膏类型、焊料凸点类型、器件类型和使用的底部填充材料。焊膏包括Sn63／Pb37和（95．5Sn／3．8Ag／0．7Cu）合金。焊料凸点是SnPb或者是无铅的。器件类型包括间距为0．5、0．75、0．85n1．27mm的面阵列元件。可以考虑使用的底部填料有不可返修的底层填充或可以返修的底层填充。 测试媒介物的设计可以通过测量菊花链环路的电阻来实时监控焊点互连。使用热循环来强化环境测试中的CCA。热循环曲线是由55℃-125℃范围内8的温度构成的，在达到一定热量时停滞15分钟；在冷却温度下停滞10分钟，每分钟的升温速率为5℃-10℃。

化学镀SnPb合金溶液

1 前言 SnPB合金镀层已广泛地应用于电子元器件和印制板等电子业领域,用作抗蚀行保护和可焊性涂层。随着印制板图形和电子元器件的微细化,作为SnPb合金镀覆方法的电镀SnPb法和浸渍熔融SaPb法存在着SnPb涂层厚度不均匀,容易造成短路和热变形等缺点,已远远不能适用。与此对比,化学镀SnPb合金则可以弥补电镀法和浸渍法的不足,近年来的化学镀SnPb合金的应用日趋广泛。

焊料微结构演化相场模拟研究和试验验证

电子封装焊料复杂的微结构特征与其宏观强度、硬度、蠕变和疲劳等性能密不可分,这些特征决定了焊料在承受热-力复杂载荷时的服役性能。为了深入揭示焊料的高温蠕变疲劳机理,必须紧密结合其独特的多尺度微结构特征,对焊料内复杂微结构的演化进行深入研究。本文构建了考虑热-力耦合作用下SnPb焊料的相场模型,并通过微结构表征试验及图像处理技术提取了焊料内部真实的微结构分布,将其作为相场模型的初始构型来模拟不同工况下SnPb焊料内部微结构的演化行为,并揭示了焊料内部微结构演化机制。最终,基于相场法的模拟结果和试验表征技术描述了焊料内部微结构与温度之间的定量关系,为建立具有物理机理的热-力复杂载荷下SnPb焊料宏观有限元本构模型提供了理论支持。