田艳红杨世华王春青王学林林鹏荣
金属学报
doi:DOI:10.3724/SP.J.1037.2009.00688
采用直径范围为200-600 μm的Sn3.0Ag0.5Cu无铅钎料球在Cu焊盘上制作热风重熔焊点, 将重熔焊点在150 ℃下进行老化, 并对重熔和老化焊点进行剪切测试. 结果表明: 重熔和老化后焊点的剪切强度都随体积的增大而减小, 表现出显著的体积效应. SEM断面观察显示: 较小体积焊点剪切断裂发生在钎料块体内部, 表现出较好韧性; 较大体积焊点则发生在近焊盘的界面处, 呈现脆性断裂特征. 焊盘界面处和钎料内部微观组织SEM观察表明: 小体积焊点内部Ag3Sn化合物以小颗粒状弥散分布, 起到强化作用; 而大体积焊点内部Ag3Sn化合物为树枝网状分布, 表现出硬脆性. 金属间化合物(如Ag3Sn和Cu6Sn5)的形貌和分布对焊点的断裂行为有显著的影响, 是焊点剪切断裂行为体积效应的内在原因.
关键词:
无铅焊点
,
shear fracture
,
volume effect
,
intermetallic compound
李勋平周敏波夏建民马骁张新平
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00063
研究了焊盘材料界面耦合作用对Cu(Ni)/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu(Ni) BGA(Ball Grid Array)结构焊点焊后态和125℃等温时效过程中界面金属间化合物(IMC)的成分、形貌和生长动力学的影响. 结果表明, 凸点下金属层(UBM) Ni界面IMC的成分与钎料中Cu含量有关, 钎料中Cu含量较高时界面IMC为(Cu, Ni)6Sn5, 而Cu含量较低时, 则生成(Cu, Ni)3Sn4; Cu-Ni耦合易导致 Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni焊点中钎料/Ni界面IMC异常生长并产生剥离而进入钎料. 125℃等温时效过程中, Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu界面IMC的生长速率常数随钎料中Cu含量增加而提高, Cu-Cu耦合降低一次回流侧IMC生长速率常数; Cu-Ni耦合和Ni-Ni耦合均导致焊点一次回流Ni侧界面IMC的生长速率常数增大, 但Ni对界面IMC生长动力学的影响大于 Cu; Ni有利于抑制Cu界面Cu3Sn生长, 降低界面IMC生长速率, 但Cu-Ni耦合对Cu界面Cu3Sn中Kirkendall空洞率无明显影响.
关键词:
无铅焊点
,
cross-interaction of interface
,
intermetallic compounds
,
Kirkendall void
,
spalling phenomenon
杨雪霞
,
树学峰
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2014.20.024
针对实际工况下的微电子封装器件中使用的3种无铅焊点99.3Sn0.7Cu、96.5Sn3.0Ag0.5Cu和96.5Sn3.5Ag的弹塑性力学性能和蠕变行为进行了研究.采用纳米压痕测试技术,对经过时效处理的3种钎焊态无铅焊点99.3Sn0.7Cu、96.5Sn3.0Ag0.5Cu和96.5Sn3.5Ag进行压痕实验,根据接触刚度的连续测量技术(CSM),得到焊点的硬度-位移、弹性模量-位移和载荷-位移曲线.基于实验结果,比较3种焊点的弹塑性性能,并利用压痕功法来给定蠕变应力指数,无铅焊点99.3Sn0.7Cu、96.5Sn3.0Ag0.5Cu和96.5Sn3.5Ag的蠕变应力敏感指数n分别为9.225、14.992和19.231,表明同等条件下产生蠕变量最大的焊点为99.3Sn0.7Cu,其次为96.5Sn3.5Ag,蠕变最小的为96.5Sn3.0Ag0.5Cu.
关键词:
无铅焊点
,
纳米压痕技术
,
弹塑性性能
,
蠕变应力指数
张亮
,
韩继光
,
郭永环
,
何成文
稀土
doi:10.16533/J.CNKI.15-1099/TF.201506016
采用半导体激光软钎焊和红外再流焊对QFP256和0805片式电阻进行钎焊试验,研究了SnAgCuCe焊点的力学性能、热疲劳寿命以及显微组织.结果表明,在激光再流焊条件下,激光输出功率对SnAgCuCe焊点的力学性能存在显著影响,且存在最佳值.在热循环载荷作用下,随着热循环次数的增加两种焊接方式下焊点的力学性能均呈明显下降趋势,SnAgCuCe激光再流焊焊点的疲劳寿命明显高于SnAgCuCe红外再流焊焊点,主要是因为激光快热/快冷导致焊点内部物相尺寸较小,组织明显细化.
关键词:
激光再流焊
,
无铅焊点
,
激光功率
,
疲劳寿命
袁国政
,
杨雪霞
,
肖革胜
,
树学峰
稀有金属材料与工程
采用纳米压痕技术对无铅焊点(Sn3.0Ag0.5Cu、Sn0.7Cu和Sn3.5Ag)及其内部界面金属间化合物(intermetallic compound,IMC)的力学性能进行测试.根据实际工业工艺流程制备无铅焊点试样;利用接触刚度连续测量(CSM)技术对焊点及内部IMC层进行测试,得到IMC层及无铅焊点的弹性模量、硬度等力学性能参数,并根据载荷-位移曲线的保载阶段确定蠕变应力指数.结果表明,Sn0.7Cu的IMC层的弹性模量和蠕变应力指数为无铅焊点的2.03和6.73倍;对无铅焊点的可靠性评估中,将IMC层的影响考虑进去使得结果更为合理.
关键词:
无铅焊点
,
金属间化合物
,
纳米压痕
,
力学性能
,
蠕变应力指数
田艳红
,
杨世华
,
王春青
,
王学林
,
林鹏荣
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00688
采用直径范围为200-600 μm的Sn3.0Ag0.5Cu无铅钎料球在Cu焊盘上制作热风重熔焊点,将重熔焊点在150℃下进行老化,并对重熔和老化焊点进行剪切测试,结果表明:重熔和老化后焊点的剪切强度都随体积的增大而减小,表现出显著的体积效应.SEM断面观察显示:较小体积焊点剪切断裂发生在钎料块体内部,表现出较好韧性;较大体积焊点则发生在近焊盘的界面处,呈现脆性断裂特征.焊盘界面处和钎料内部微观组织SEM观察表明:小体积焊点内部Ag_3Sn化合物以小颗粒状弥散分布,起到强化作用;而大体积焊点内部Ag_3Sn化合物为树枝网状分布,表现出硬脆性,金属间化合物(如Ag_3Sn和Cu_6Sn_5)的形貌和分布对焊点的断裂行为有显著的影响,是焊点剪切断裂行为体积效应的内在原因.
关键词:
无铅焊点
,
剪切断裂
,
体积效应
,
金属间化合物
李勋平
,
周敏波
,
夏建民
,
马骁
,
张新平
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00063
研究了焊盘材料界面耦合作用对Cu(Ni)/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu(Ni)BGA(Ball Grid Array)结构焊点焊后态和125℃等温时效过程中界面金属间化合物(IMC)的成分、形貌和生长动力学的影响.结果表明,凸点下金属层(UBM)Ni界面IMC的成分与钎料中Cu含量有关,钎料中Cu含量较高时界面IMC为(Cu,Ni)6Sn5,而Cu含量较低时,则生成(Cu,Ni)3Sn4;Cu-Ni耦合易导致Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni焊点中钎料/Ni界面IMC异常生长并产生剥离而进入钎料.125℃等温时效过程中,Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu界面IMC的生长速率常数随钎料中Cu含量增加而提高,Cu-Cu耦合降低一次回流侧IMC生长速率常数;Cu-Ni耦合和Ni-Ni耦合均导致焊点一次回流Ni侧界面IMC的生长速率常数增大,但Ni对界面IMC生长动力学的影响大于Cu;Ni有利于抑制Cu界面Cu3Sn生长,降低界面IMC生长速率,但Cu-Ni耦合对Cu界面Cu3Sn中Kirkendall空洞率无明显影响.
关键词:
无铅焊点
,
界面耦合
,
金属间化合物
,
Kirkendall空洞
,
剥离现象
张亮
,
孙磊
,
郭永环
,
何成文
稀土
doi:10.16533/J.CNKI.15-1099/TF.201605001
采用有限元法研究了CSP36器件Sn3.8Ag0.7Cu和Sn3.8Ag0.7Cu0.03Ce两种无铅焊点应力-应变响应,研究Ce对无铅焊点可靠性的影响.结果表明,在交变的温度载荷条件下,PCB板呈现明显的翘曲状态,最大应力集中在拐角焊点的上表面,该部位是焊点潜在的裂纹萌生源.SnAgCu焊点的应力-应变明显高于SnAgCuCe焊点,主要是因为第二相颗粒对基体组织位错的定扎的原因.焊点疲劳寿命预测发现CSP36器件SnAgCuCe焊点疲劳寿命明显高于SnAgCu焊点,证明了Ce显著提高CSP36器件SnAgCu焊点的疲劳寿命.
关键词:
有限元
,
无铅焊点
,
应力-应变
,
疲劳寿命
王超
,
朱永鑫
,
李晓延
,
高瑞婷
稀有金属材料与工程
在25℃下利用单轴微力疲劳试验机对96.5Sn-3Ag-0.5Cu无铅焊点进行不同频率(1～10 Hz)和应变范围(2％～8％)的低周疲劳试验.结果表明,不同应变范围条件下无铅焊点的低周疲劳行为符合Coffin-Manson方程.频率修正的Coffin-Manson方程可以用来描述频率对无铅焊点低周疲劳寿命的影响.疲劳裂纹首先在焊点边缘的钎料与金属间化合物(IMC)之间的界面处萌生,随后,裂纹沿近IMC层的钎料内进行扩展.不同频率条件下焊点的断口形貌主要分为3个特征区域:裂纹萌生区、裂纹扩展区和最终断裂区.随着频率的升高,焊点的断裂机制由沿晶断裂向穿晶断裂转变.
关键词:
低周疲劳
,
无铅焊点
,
可靠性
,
裂纹萌生
,
裂纹扩展
