另外，金凸点可通过较薄的一层焊料或锡来完成连接。当金凸点上的焊料层较薄时，焊点在回流工艺中可以完全转变为金锡金属间化合物。我们需要通过多个温度下的锡铅金三元相图的等温截面来比较其润湿反应和固态老化过程，而这些相图是基于优化的二元系统通过进一步计算获得的。图7.14~所示为160℃、200℃、225℃和330℃环境下的锡铅金三元相图。在200℃时，熔融焊料在形成AuSn4前可溶解质量分数约为4.5%的金。......
2023-06-20
共晶SnPb与金薄膜反应优化研究
【摘要】：在横截面的SEM照片中，可观察到几个非常大的AuSn4晶粒已分散在焊球中。在冷却期间，AuSn4会在焊料中均匀析出。然而在高温下经过几个小时的固态老化后，老化前分散在球栅阵列焊料接头中的一些AuSn4晶粒在焊料/Ni3Sn4界面处再次沉积为连续的一层。老化后的接头强度明显低于老化前的接头强度，且老化后的接头会沿着AuSn4层和Ni3Sn4层界面发生脆性断裂并失效。为了防止再沉积问题发生，可在焊料中添加1%的镍颗粒以保持AuSn4在焊料中的均匀分布。
在铬/铜/金三层结构中，金的厚度通常约为100 nm，在与铜反应前，熔融焊料已很快地溶解了所有的金。在冷却过程中，微小的金-锡颗粒会在球状Cu6Sn5表面上发生偏析。当金膜较厚时，如在球栅阵列封装（BGA）中使用的铜/镍/金三层结构中，金大约为1μm厚，在225℃下10 s的回流工艺便可以将所有的金转化为一层具有多孔结构的AuSn2和AuSn4。随后该层中的晶粒开始与镍层分离，并剥落至熔融焊料中。在横截面的SEM照片中，可观察到几个非常大的AuSn4晶粒已分散在焊球中。
当镍（磷）层用于倒装芯片中的UBM层时，可通过电镀工艺在镍（磷）上沉积一层金薄层。在回流过程中，金溶解到熔融焊料中，并允许镍（磷）层与焊料进行反应。金层很薄，使得在熔融焊料凸点中金的总体含量低于饱和溶解度。在冷却期间，AuSn4会在焊料中均匀析出。然而在高温下经过几个小时的固态老化后，老化前分散在球栅阵列焊料接头中的一些AuSn4晶粒在焊料/Ni3Sn4界面处再次沉积为连续的一层。老化后的接头强度明显低于老化前的接头强度，且老化后的接头会沿着AuSn4层和Ni3Sn4层界面发生脆性断裂并失效。为了防止再沉积问题发生，可在焊料中添加1%的镍颗粒以保持AuSn4在焊料中的均匀分布。
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共晶SnPb与Cu箔的固态反应详细阅读
在这里将对温度超过200℃时熔融共晶SnPb和Cu之间的润湿反应与温度低于100℃时的相同体系的固态反应进行对比[15-17]。因此，还需要研究共晶SnPb和Cu之间在120~170℃温度范围内持续1 000 h的固态反应。图2.22所示为150℃老化3 d后，共晶SnPb焊料与Cu箔界面处的横截面聚焦离子束照片。当样品中Cu的量远高于Sn时，更倾向于生成Cu3 Sn而不是Cu6 Sn5，例如在9.6.1节中介绍的薄的SnPb共晶焊料在厚的Cu柱凸点上的情况。......
2023-06-20
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共晶SnPb和金箔间的反应优化探究详细阅读
金箔上共晶锡铅焊料帽在200℃的润湿反应中，润湿角不稳定，且随时间推移而逐渐减小，但这与在钯表面上的润湿角现象不同。图7.15200℃下共晶锡铅焊料帽在金箔上的SEM横截面照片5 s；60 s我们还可以提出这样一个问题：金在熔融共晶锡铅焊料中的高溶解度是如何影响金属间化合物的形成过程的。......
2023-06-20
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SnPb共晶焊料与Cu箔的润湿反应详细阅读
实验借助弱活性松香助焊剂，将SnPb共晶合金小球在Cu箔上熔化，从而制备得到SnPb共晶焊料在Cu上润湿的试样。熔融SnPb共晶焊料在Cu上的润湿角稳定在11°。SnPb共晶合金在Cu箔上的一个相当特殊的润湿行为就是围绕着球冠状焊料帽的前沿、在Cu箔表面润湿带或润湿环的形成。图2.6所示为SnPb共晶焊料在Cu箔表面上铺展时润湿环的SEM照片。图2.6SnPb在Cu上铺展时润湿环的SEM照片30 s；1 min；5 min；10 min图2.7200℃下润湿环的生长速率......
2023-06-20
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共晶SnPb与钯箔的反应过程详细阅读
而在润湿尖端形成的金属间化合物并没有充当该润湿反应的扩散阻碍层。图7.12和所示为PdSn3层及它与钯界面处的SEM照片。这层物质具有层状结构，其中较亮的相是PdSn3，而PdSn3间的暗区是已被蚀刻掉的焊料。在250℃及以上的锡铅共晶焊料和钯的反应中，PdSn3是反应所形成的第一个相。热力学计算表明锡铅共晶焊料与钯在低于245℃的润湿反应中会产生PdSn4，如图7.13所示，在245~303℃时会形成PdSn3，而在303℃以上时第一反应产物就可能为PdSn2。......
2023-06-20
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共晶SnPb与化学镀镍（磷）间的反应研究详细阅读
在深共晶成分附近，化学镀镍（磷）在刚完成镀覆状态时通常为非晶状态，且具有较低的内应力。图7.6由X射线面式扫描所得的跨界面区域的元素分布图锡；镍；铅；磷图7.7150℃环境下反应500 h后锡铅共晶焊料与化学镀镍（磷）间界面的SEM横截面照片虽然由于化学镀镍（磷）层足够厚而不会发生金属间化合物的剥落现象，但是它与介电保护材料硅的氧氮化物之间的界面强度较弱。......
2023-06-20
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SnPb共晶钎料润湿Cu薄膜的剥落现象分析详细阅读
当用薄的Cu膜替代厚的Cu箔时，薄膜上焊料润湿反应中会出现金属间化合物形态的极大改变。图3.12所示为沉积有100 nm Ti膜的氧化后Si晶片上沉积的870 nm厚的Cu薄膜与SnPb共晶焊料在200℃进行10 min润湿反应后的横截面SEM图像。图3.13所示为夹在两个具有Au/Cu/Cr三层薄膜结构的Si晶片之间的一片SnPb共晶焊料的横截面SEM图像。当这个现象发生时，焊料会与未润湿的基板直接接触，从而发生去润湿现象。当全部的Cu薄膜都被反应掉时，笋钉状Cu6 Sn5熟化过程变成保守型。......
2023-06-20
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块体镍与薄膜镍上的焊料反应研究详细阅读
图7.3所示为200~240℃下润湿反应中镍的消耗速率。图7.2240℃环境下，共晶锡铅焊料与镍反应一段时间后生成的Ni3Sn4的三维形貌SEM照片1 min；10min；40 min在UBM层的应用中，镍与熔融锡铅共晶焊料的反应速率较小是一大热点问题。然而，当镍/钛薄膜与熔融焊料发生反应时仍可观察到金属间化合物的剥落现象。NiSn3以片状形式快速生长，且这一过程能在镍的焊料镀层表面快速发生，从而降低其可焊性。......
2023-06-20
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