微量铝对低银钎料微观组织和力学行为的影响

摘要

焊点互连结构在元器件中起到机械支撑，信号传输，热传导的作用。不断提高的封装密度使得芯片单位面积内发热量不断提高，从而更容易产生互连焊点可靠性问题。锡银铜三元合金因为熔点较低、具有良好的润湿性等特点成为最具潜力的锡铅钎料替代品。但共晶的锡银铜钎料银含量高，钎料抗机械冲击能力弱且成本高昂不适合企业批量化生产，低银钎料具有良好的抗机械冲击能力和相对较低的成本，但由于化合物稀少使其耐热循环能力差,裂纹多发生在近上界面的球颈区。将微量金属元素铝熔炼添加到钎料中能形成密度较小的铜-铝相化合物漂浮在近上界面区域。通过这种方法能实现焊点内局部强化的效果，能够保证低银钎料良好的延展性的同时提高钎料的其他性能。金属铝作为原材料来源广泛且不会造成环境污染等问题，通过熔炼添加的方式在钎料中形成细小的铜铝相化合物颗粒，弥散分布在钎料靠近上界面的区域达到局部强化的效果。
　　本课题研究了铝向Sn0.3Ag0.7Cu低银钎料中熔炼添加的方法，并且通过控制铝的添加量和钎料的冷却速度获得了理想尺寸和形貌的化合物。通过分析不同添加量和不同冷却速度下钎料中将会形成的化合物的成分和形貌以及不同铝含量的复合钎料的润湿性测试，选出了最佳的添加比例。
　　将改性后的大块钎料制备成均匀粒径的BGA焊球，并通过优化后的工艺成功的保证了将大块钎料中局部聚集分布的化合物颗粒均匀分配到制备的BGA焊球中。并且实现了细小的化合物颗粒弥散分布在钎料互连结构中近上界面的局部区域。使用润湿天平和DSC分别对不同含铝量的改性复合钎料的润湿性和熔点进行测试，通过显微维氏硬度计对同一个焊点内不同位置进行硬度表征。证明了在局部区域内弥散分布的化合物能大幅提高基体硬度。

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第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2研究现状及分析

1.3本课题主要研究内容

第2章 实验材料、设备和方法

2.1实验材料

2.2实验设备和方法

第3章 微量铝向钎料中熔炼工艺的探索及优化

3.1概述

3.2复合钎料制备及铝的最优添加比例确定

3.3焊点内化合物近上界面分布的实现

3.4本章小结

第4章 铝的添加对微观组织及机械性能的影响

4.1概述

4.2铝的添加对低银钎料熔点的影响

4.3铝的添加对低银钎料润湿性的影响

4.4 Sn0.3Ag0.7Cu-xAl钎料的微观组织

4.5铝的添加对钎料硬度的影响

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢