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La对低银无铅钎料Sn0.3Ag0.7Cu/pad焊点界面与性能的影响

2020-12-15阅读(799)

La对低银无铅钎料Sn0.3Ag0.7Cu/pad焊点界面与性能的影响

论文摘要

随着钎焊技术的进步及人们环保意识的增强,开发性能、成本均理想绿色无铅钎料合金成为目前研究热点。SnAgCu系钎料因具有良好的性能成为目前最有潜力替代SnPb钎料的合金体系,但实际应用中仍存在如熔点过高、润湿性差等问题。本文在低银无铅钎料Sn0.3Ag0.7Cu的基础上,添加稀土元素La（00.25wt%）对钎料的显微组织、熔化特性、润湿性能、焊点界面IMC及剪切性能进行了系统的研究。研究表明:SAC0307-xLa钎料的熔点变化不大,w（La）为0.05%时,熔化区间最小。此外,适量的La使得焊点铺展后面积变大,焊点的表面质量变好,钎料的润湿性提高。同时微量的La加深了成分过冷,使得钎料的显微组织细化,Sn枝晶的分形加聚,导致二次枝晶的间距的降低,促进高枝晶的发展。当w（La）为0.25%时,生成黑色的化合物LaSn3聚集在晶界。通过对时效过程中SAC0307-xLa/Ni与SAC0307-xLa/Cu界面IMC的变化规律的分析,发现界面IMC的总厚度均随时效时间的增加而增厚,且在相同的时效条件下随La含量的增加而减小。在时效过程中,SAC0307-xLa/Ni生成的界面IMC为（Cu1-xNix）6Sn5,界面化合物形态由锯齿状向蠕虫状转变;SAC0307/Cu重熔后的IMC为Cu6Sn5;在时效96h后,在Cu与Cu6Sn5之间生成新的化合物Cu3Sn。w（La）为0.07wt%时,在时效过程中对界面IMC的焊点的IMC厚度最小,生长速率最低,抑制效果最明显。本文分析了La对SAC0307/Cu剪切强度的影响,揭示了时效过程中焊点断裂形式与断裂位置的变化规律。结果表明:随着时效时间的增加,SAC0307-xLa/Cu焊点的剪切强度下降,相同时效时间里随着w（La）增加,剪切强度先升后降,但w（La）为0.07wt.%时焊点剪切强度一直高于其他La含量的钎料。SAC0307-xLa/Cu焊点断裂形式由韧性断裂→韧脆混合断裂,断裂位置由钎料内部→钎料与钎料/界面处。SAC0307/Cu焊点剪切强度与焊点的体积具有显著的体积效应。焊点体积越小,焊点的剪切强度越大。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 SnAgCu 系钎料合金的简介
  • 1.3 Sn 系无铅钎料焊点界面的研究现状
  • 1.3.1 Sn 基钎料与焊盘的界面反应
  • 1.3.2 合金元素对SnAgCu 系钎料界面化合物的影响
  • 1.4 课题研究的目的和内容
  • 1.4.1 课题研究的目的及意义
  • 1.4.2 本课题研究的内容
  • 第2章 实验方法及原理
  • 2.1 引言
  • 2.2 钎料合金的设计与制备
  • 2.2.1 钎料合金的设计
  • 2.2.2 钎料合金的制备
  • 2.3 钎料熔点测试实验
  • 2.4 钎料的润湿性测量实验
  • 2.5 界面金属间化合物的显微观察
  • 2.5.1 钎料BGA 球的制作
  • 2.5.2 焊点的制作
  • 2.5.3 金相试样的制备
  • 2.5.4 界面IMC 形貌观察
  • 2.6 剪切实验
  • 2.6.1 剪切测量方法
  • 2.6.2 剪切测量原理
  • 2.7 本章小结
  • 第3章 La 对SAC0307 钎料组织及性能的影响
  • 3.1 引言
  • 3.2 La 对钎料显微组织的影响
  • 3.2.1 SAC0307-xLa 组织分析
  • 3.2.2 La 影响SAC0307 显微组织机理分析
  • 3.3 钎料SAC0307-xLa 熔点及润湿性的研究
  • 3.3.1 SAC0307-xLa 熔化特性分析
  • 3.3.2 元素La 对SAC0307 润湿性的影响
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 La 对SAC0307/pad 焊点界面IMC 的影响
  • 4.1 引言
  • 4.2 Sn0.3Ag0.7Cu-xLa/pad 界面反应分析
  • 4.2.1 La 对界面IMC 晶粒的影响
  • 4.2.2 La 对SAC0307/Ni 及Cu 盘界面IMC 厚度的影响
  • 4.3 时效过程中IMC 形貌与成分分析
  • 4.3.1 SAC0307-XLa/Ni
  • 4.3.2 SAC0307-XLa/Cu
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 SAC0307-xLa/Cu 焊点剪切性能及时效分析
  • 5.1 引言
  • 5.2 SAC0307-xLa/Cu 焊点的剪切性能及分析
  • 5.2.1 La 对SAC0307Cu 焊点剪切性能的影响
  • 5.2.2 SAC0307-xLa/Cu 焊点的断口形貌分析
  • 5.3 时效对SAC0307-xLa/Cu 焊点的剪切性能分析
  • 5.3.1 时效对焊点剪切强度的影响
  • 5.3.3 时效焊点的断口形貌分析
  • 5.4 SAC0307/Cu 焊点的体积效应
  • 5.4.1 不同体积焊点的剪切强度
  • 5.4.2 焊点的断口形貌
  • 5.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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