稀土相RE-Sn表面Sn晶须的生长规律

将稀土相CeSn3、LaSn3、(La0.4Ce0.6)Sn3及ErSn3暴露于空气中,研究在时效处理过程中其表面Sn晶须的生长规律。结果表明:室温时效过程中,在稀土相的表面均出现了Sn晶须的生长现象,且稀土相LaSn3的表面倾向于形成包状和扭结状的Sn晶须,稀土相CeSn3和(La0.4Ce0.6)Sn3的表面倾向于形成针状和扭结状的Sn晶须,而稀土相ErSn3的表面倾向于形成大尺寸的杆状和棒状Sn晶须。150℃时效过程中,稀土相CeSn3、LaSn3和(La0.4Ce0.6)Sn3的表面没有出现Sn晶须的生长现象,而稀土相ErSn3的表面出现了大量的小尺寸线状Sn晶须。综上所述,稀土相的氧化倾向决定了其表面Sn晶须的生长规律。     

室温下Cu/Sn3.5Ag焊点/Cu体系中电迁移引发裂纹的形成

Electromigration （EM） behavior of Cu/Sn3.5Ag/Cu solder reaction couple was investigated with a high current density of 5 × 10^3 A/cm^2 at room temperature. One dimensional structure, copper wire/solder ball/copper wire SRC was designed and fabricated to dissipate the Joule heating induced by the current flow. In addition, thermomigration effect was excluded due to the symmetrical structure of the SRC. The experimental results indicated that micro-cracks initially appeared near the cathode interface between solder matrix and copper substrate after 474 h current stressing. With current stressing time increased, the cracks propagated and extended along the cathode interface. It should be noted that the continuous Cu6Sn5 intermetallic compounds （IMCs） layer both at the anode and at the cathode remained their sizes. Interestingly, tiny cracks appeared at the root of some long columntype Cu6Sn5 at the cathode interface due to the thermal stress.     

P对Sn-Cu无铅钎料性能的影响

添加了P到Sn-Cu系无铅钎料中,测定了钎料的熔化温度、抗氧化性能和接头蠕变疲劳寿命。结果表明:在Sn0.7Cu中添加微量的P,提高了无铅钎料的抗氧化性能,对熔化温度基本无影响。Sn0.7Cu0.005P无铅钎料合金熔化温度的峰值为226.7℃,在恒定应力为2MPa的蠕变疲劳试验中,钎料接头蠕变疲劳寿命为337.357min。     

焦耳热作用下共晶锡铋焊点电迁移特性

电迁移可以引发芯片内部互连金属引线(单一元素)中的原子或离子沿电子运动方向移动.但是,在共晶锡铋焊点中,组成的元素为锡和铋而非单一元素.由于铋原子和锡原子在高电流密度下具有不同的迁移速率,因此共晶锡铋钎料具有独特的电迁移特性.实验中采用的电流密度为104A/cm2,同时焦耳热会引发焊点温度从25升高至49℃,富铋相在此温度下会发生明显粗化,除此之外,铋原子会首先到达正极界面处并形成坚硬的阻挡层,使得锡原子的定向运动受到阻碍,最终,富锡相会,凸起,其与负极界面问会有凹谷形成.     

Sn-3.0Ag-0.5Cu-XCo钎焊接头金属间化合物层电迁移现象的研究

研究了以Co颗粒为增强相的Sn3.0Ag0.5Cu钎料合金接头的电迁移特性。结果表明,50℃、104A/cm2条件下直至16d,Sn3.0Ag0.5Cu-0.2Co钎料接头无明显电迁移现象产生。将温度提高至150℃后,接头正、负极处金属间化合物(IMC)层的厚度产生明显差异,即电子风力引发的‘极化效应’。Sn3.0Ag0.5Cu钎料接头在通电1d和3d后,正、负极处IMC层的结构发生了相反的变化。而Sn3.0Ag0.5Cu-0.05Co接头在通电3d后,负极处产生明显裂纹。此外,Co的引入有效地缓解了IMC层的生长趋势,提高了接头显微组织的稳定性。     

焦耳热作用下共晶锡铋焊点电迁移特性

电迁移可以引发芯片内部互连金属引线（单一元素）中的原子或离子沿电子运动方向移动. 但是,在共晶锡铋焊点中,组成的元素为锡和铋而非单一元素. 由于铋原子和锡原子在高电流密度下具有不同的迁移速率,因此共晶锡铋钎料具有独特的电迁移特性. 实验中采用的电流密度为1E4A/cm2,同时焦耳热会引发焊点温度从25升高至49℃,富铋相在此温度下会发生明显粗化,除此之外,铋原子会首先到达正极界面处并形成坚硬的阻挡层,使得锡原子的定向运动受到阻碍,最终,富锡相会凸起,其与负极界面间会有凹谷形成.     

Sb掺杂对SnAgCu无铅焊点电迁移可靠性的影响

向Sn3.8Ag0.7Cu无铅焊膏中添加质量分数为1%的Sb金属粉末,研究了其焊点在电流密度为0.34×104A/cm2、环境温度150℃下的电迁移行为。通电245h后,阴极处钎料基体与Cu6Sn5IMC之间出现一条平均宽度为16.9μm的裂纹,阳极界面出现凸起带,钎料基体内部也产生了裂纹。结果表明:1%Sb的添加使焊点形成了SnSb脆性相,在高电流密度和高温环境下产生裂纹,缩短了焊点寿命,降低了电迁移可靠性。     

高电流密度作用下共晶SnBi钎料基体内部金属间化合物生长机制

研究Cu/SnBi/Cu焊点在电流密度分别为8×103,1×104和1.2×104 A/cm2的作用下通电80 h后钎料基体内部金属间化合物 (IMC)的形貌演变。结果表明：电流密度为8×10３ A/cm2时,在焊点的阳极界面出现了大量的形状不规则的IMC,而在阴极界面并未有明显的IMC形成;当电流密度为1×104 A/cm2时,阴极界面的IMC层呈扇贝状,有些IMC已经在界面处脱落,而阳极界面的IMC呈层状,而且厚度要比阴极的薄;当电流密度为1.2×104 A/cm2时,阳极界面的IMC厚度有所增加,但是阴极界面的IMC已经向钎料基体中进行了扩散迁移,使得界面变得凹凸不平。值得注意的是, 随着电流密度的增加,在阳极形成的Bi层的厚度明显增加     

Ni颗粒对SnBi焊点电迁移的抑制作用

为抑制芯片中微小焊点的电迁移,向共晶SnBi钎料中添加微米级Ni颗粒,并在φ0.5mm铜线接头上形成焊点。结果表明:当电流密度为104A/cm2、通电96h后,阳极附近没有出现富Bi层,即电迁移现象得到抑制。这是由于Ni颗粒与Sn形成了IMC,阻挡了Bi沿Sn基体扩散的快速通道,防止了两相分离,提高了焊点可靠性。     

熔融状态下共晶SnBi钎料的电迁移特性

研究电流密度为1.5×104 A/cm2时,共晶SnBi焊点的微观组织的演变.试验过程中应用Microview MVC2000图像采集卡对焊点形态的变化进行实时监控.通电仅110 s,焊点的局部区域开始熔化;130 s后达到完全熔融的状态.结果表明:通电10 min后,焊点的阳极附近形成了大量的块状Bi相,而在阴极则以细条形的Bi相为主.然而抛光后发现,阴极和阳极的微观组织保持一致,钎料基体内出现了大量的Bi的小颗粒形成的聚集,阴极界面出现了空洞.通电30 min后,共晶组织的均匀分布已经被打乱.阳极附近出现了Bi的聚集,而且阳极界面的IMC层比阴极界面的IMC层厚.