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.

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

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。

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。

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.

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。

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。

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。

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。

Factors of effecting creep rupture of SMT solder joints

ＦａｃｔｏｒｓｏｆｅｆｆｅｃｔｉｎｇｃｒｅｅｐｒｕｐｔｕｒｅｏｆＳＭＴｓｏｌｄｅｒｊｏｉｎｔｓＺｈｕＹｉｎｇ；ＦａｎｇＨｏｎｇｙｕａｎ；ａｎｄＱｉａｎＹｉｙｕ（ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）ＣｕｉＤｉａｎｈｅｎｇ（Ｆｏｕｒｔ...

堆叠封装中不同直径铅锡焊球的剪切性能

铅锡(63Sn37Pb)焊球由于其优异的热机械性能,目前仍普遍应用于航天等领域。随着高集成度三维(3D)堆叠封装的广泛应用,焊球的剪切性能成为影响封装器件可靠性的关键因素。通过焊球剪切试验以及失效分析,结合焊球剪切试验有限元模拟,研究了单个铅锡焊球的剪切性能,对比分析了焊球的弹塑性模型和Anand粘塑性模型,在仿真分析中考虑了温度对剪切曲线的影响。研究结果表明,焊球剪切强度随焊球直径的增加而减小,随剪切速率的升高和剪切高度的降低而增大;焊球剪切后的失效模式主要表现为焊料断裂;Anand粘塑性模型比弹塑性模型更接近试验结果。该研究结果可为3D堆叠封装中铅锡焊球设计和有限元模型选择提供有益参考。

锡锌钎料的腐蚀行为

在传统的SnZn共晶钎料中加入微量稀土元素获得含稀土的SnZnRE钎料 .采用失重法、扫描电镜腐蚀形貌观察及电化学分析技术对钎料在不同环境下的腐蚀行为进行分析 ,研究SnZn系钎料的抗腐蚀性能 ,并与SnPb钎料进行了比较 .

电子产品无铅化的环保新问题

电子制造过程无铅化已是大势所趋。但目前研发的无铅焊料也存在一些问题:如所添加的合金元素也会污染环境并危害人体健康;大部分添加的合金元素储量有限;无铅焊料生产加工所消耗的能量大大高于锡铅焊料等。指出研发新的绿色互连技术、采取有效的废弃物回收再利用措施才能从根本上解决电子产品废弃物对环境影响的问题。

无铅BGA焊接工艺方法研究

以焊接无铅BGA器件为目的,在三种主要焊接工艺方法中选择有铅焊料焊无铅BGA的工艺方法。通过调整回流焊炉各温区参数,得到适用于这种工艺方法的温度曲线,并通过外观、X射线、染色与渗透、剪切力、金相剖切对焊接质量进行分析。分析结果表明:该工艺方法焊接的无铅BGA焊点外观符合目检要求;X射线下没有发现焊点的明显缺陷;环境试验后,焊点的剪切力符合标准要求;染色试验未发现被染色的焊球;焊点的金相图显示结合处焊接良好,且满足合格焊点的金属间化合物厚度要求(0.5～50μm),这种工艺方法能够较好的完成无铅BGA器件的焊接,有一定的应用价值。

Ag含量对Sn-Zn-Ag无铅钎料腐蚀性能的影响

在Sn-Zn共晶钎料中加入不同含量的Ag元素制成Sn-9Zn-xAg无铅钎料,利用失重法、扫描电镜的腐蚀形貌观察以及EDS成分分析,分析了Sn-9Zn-xAg无铅钎料在3%NaC l溶液浸泡腐蚀情况下的腐蚀行为,并与Sn-Pb以及Sn-Zn钎料进行比较。结果表明:随着Ag含量的增加,钎料合金的抗腐蚀性能有所提高。

Sn-Zn系钎料研究及应用现状

随着钎料无铅化的发展,Sn-Zn钎料以其低廉的成本,与SnPb钎料相近的熔点成为无铅钎料研究的重点。但是Sn-Zn钎料存在易氧化,抗腐蚀性差,润湿性差的问题,通常在SnZn钎料中加入不同元素,改善其性能。主要阐述不同添加元素B i、A l、In、Re(稀土元素)、Ag、Cu、P和多元合金对SnZn钎料自身性能和钎料与Cu结合性能的影响,概述SnZn系钎料的工业应用现状。