电子封装和组装中的微连接技术之四

8、钎料熔滴与焊盘的界面反应 球栅阵列(BGA—Ball Grid Array)、倒扣(FC—Flip chip)封装已经逐步成为高密度微电子封装的主流，其关键技术之一是凸点制作，凸点的特性直接影响到封装的可靠性。最常采用的凸点材料为Sn基钎料，目前常用的凸点制作技术一般采用蒸镀、电镀、印刷、拾放等方法将钎料合金、钎料膏、钎料球等预先置于基板上的凸点下金属化层(UBM—Under-Bump Metallurgy)上，

电子封装和组装中的微连接技术之三

Sn基软钎料在室温下通常是塑性优良的自退火合金，具有优良的吸收应力性能，而且没有加工硬化等问题。因其独特的性能，软钎料能将不同膨胀系数、不同刚度和不同强度等级的材料连接到一起。因此，软钎料广泛应用于电子产品生产中。普通PCB(Printed Circuit Board)的设计与制造几乎违背了所有的力学结构设计原则，如果不是由于软钎料所具有的这种力学匹配能力，那么印刷电路板技术可能就不会存在了。其中，Sn／Pb软钎料在电子工业中一直广泛的重用，

SnCu钎料合金镀层钎焊连接机理及界面反应

通过在LD31铝合金表面电刷镀Ni,Cu后再沉积SnCu钎料合金镀层的钎焊实验,研究了钎料镀层的连接机理及界面反应.改进了可降低Ni层应力的电刷镀镀Ni液的配方,开发出适合镀层钎焊的SnCu钎料合金镀液.钎焊时钎料润湿为附着润湿.研究了在300℃钎焊时焊缝界面金属间化合物的生长规律,结果表明:焊缝中Cu—SnCu界面处生成了球状和棒状的Cu6Sn5金属间化合物;拉伸时焊缝主要沿着SnCu金属间化合物和富Sn相之间的界面断裂.

金、铜丝球键合焊点的可靠性对比研究

金丝球焊是电子工业中应用最广泛的引线键合技术,但随着高密度封装的发展,铜丝球焊日益引起人们的关注。采用热压超声键合的方法,分别实现Au引线和Cu引线键合到Al-1%Si-0.5%Cu金属化焊盘。对焊点进行200℃老化实验的结果表明:铜丝球焊焊点的金属间化合物生长速率比金丝球焊焊点慢的多;铜丝球焊焊点具有比金丝球焊焊点更稳定的剪切断裂载荷,并且在一定的老化时间内铜丝球焊焊点表现出更好的力学性能;铜丝球焊焊点和金丝球焊焊点在老化后的失效模式不同。

Sn及Sn合金的微观断裂行为

微电子系统中互连尺寸的微细化使构成焊点的钎料合金的力学性能成为影响电子封装与组装产品可靠性的关键因素。因此,在微米及纳米尺度深刻掌握Sn基钎料合金的断裂行为对于更好地预测焊点可靠性具有重要意义。本文针对100Sn、63Sn37Pb、96.5Sn3.5Ag三种Sn及Sn合金,在进行力学性能测试和显微组织分析的基础上,考察了Sn及Sn合金在微米尺度上的动态断裂机制,以及纳米尺度上裂纹尖端的真实物理过程,阐述了Sn基体、含铅Sn合金和无铅Sn合金三者互有关联又各有不同的微观断裂行为特征。

一种高功率白光LED灯具的封装热设计研究

建立了一种大功率白光LED照明灯具的封装结构,采用ANSYS有限元软件对其进行热分析,根据热分析的结果逐步改进封装结构,在考虑成本和尺寸限制的条件下,对LED的封装散热结构进行了优化。

SnCu钎料镀层与Cu/Ni镀层钎焊接头的界面反应

观察了不同焊接工艺条件下钎焊接头界面的微观结构,并对钎焊过程中的界面反应进行分析。探讨了钎缝界面处IMC的生长机制,通过对不同钎焊温度和保温时间下的IMC生长规律的分析建立铜锡化合物厚度与温度和时间的关系方程。结果表明:钎焊过程中SnCu钎料合金镀层与可焊性Cu层的界面处生成金属间化合物Cu6Sn5和Cu3Sn;化合物的生长厚度与焊接时间之间满足抛物线关系,表明化合物的生长为扩散反应控制过程,并随焊接时间的延长化合物的生长速率逐渐下降。

热切缺陷对氧化铝陶瓷强度的影响

描述了氧化铝陶瓷封装制造中热切缺陷的产生,并利用扫描电子显微镜及表面粗糙度测量仪对热切表面的表面质量进行了评价。为了进一步的评价热切缺陷对陶瓷元件可靠性的影响,引入W eibull强度统计理论,比较了自然表面和热切表面的强度差异。实验结果表明,热切表面的表面质量明显差于自然表面;同时热切缺陷存在使氧化铝陶瓷试样强度显著下降,强度分散度增加;试样尺寸减小时,热切缺陷使陶瓷元件可靠性更低。

光纤固定软钎焊焊点的三维形态模拟

本文在建立光纤固定软钎焊焊点模型及能量边界条件的基础上,利用有限元方法对焊点三维形态进行数值模拟并分析材料及结构等参数对焊点形态的影响规律.基于能量最小原理并利用形态模拟数据,得出钎料量及焊盘尺寸对光纤与焊盘间隙高度的影响规律,以及光纤横向偏移量对回复力的影响规律.研究结果表明:针对一定的焊盘相对尺寸,当钎料量大于临界值,最小间隙高度随着钎料量的增加而成线性增加;光纤横向偏移量小于一定值时,回复力随着偏移量的增加成线性增加.研究结果对于通过调整结构及工艺参数来控制光纤对准偏移具有指导意义.

超声楔键合Al/Ni系统高温存储过程界面扩散行为(英文)

应用电子扫描电镜(SEM)及X射线能谱(EDX)分析了直径为25μm的Al+1％Si引线与 Au／Ni／Cu焊盘键合后以及老化过程中界面间的冶金行为,结果表明:接头形成于键合点塑性流动 最大的周边区域;超声引线键合的连接本质是压力使引线发生塑性流动导致Al元素与Ni元素之 间的扩散,而超声一方面使金属引线软化增强了塑性流动的程度,另一方面超声使引线内部产生大 量的缺陷,成为扩散的通道,大大加速了扩散的进行;短路扩散是键合点形成的主要机制。在170℃ 时,键合点空气中高温存储后X射线能谱线扫描分析结果表明:老化10 d时,有明显的Ni向Al引 线内扩散现象;老化30 d时,引线内部出现孔洞以及裂纹,界面出现云状组织,成份分析为15．55％ Ni和78．82％Al;老化40 d时,引线内部出现大量的孔洞并存在方块岛状的Al-Ni组织,其尺寸和 形状显示与Kirkendall孔洞不同。