超声波作用对快速凝固态Sn-58Bi钎料焊点电迁移行为的影响开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

sn-58bi共晶钎料由于较低的熔点以及较高的强度而被用于低温封装领域,合金元素ag可在一定程度上改善sn-58bi共晶合金组织及性能。但是对于sn-58bi钎料而言,其在通电过程中界面化合物的生长、相粗化以及晶须凸起等现象会影响电迁移的可靠性,引起焊点失效。

在sn-58bi共晶合金钎料中bi元素为主迁移元素,在电子风力的作用下持续从阴极向阳极不断扩散,阳极界面形成的bi层厚度明显增加。此外,由于bi层的形成抑制了阳极界面imc的生长,而且阴极imc的溶解扩散,使得界面处的imc层厚度不均匀。由于bi相为脆性相,连续的富bi相导致钎料极易发生脆性断裂。

目前人们对通过快速凝固技术制备的sn-58bi共晶钎料的电迁移问题的研究还很少。使用双辊快速凝固工艺可以改善sn-58bi钎料薄带的组织性能,得到细小均匀的显微组织。在钎料中添加第三组元可以抑制界面金属间化合物的生长,另外引入超声振动也可以细化组织,抑制bi元素偏析,从而使焊接接头力学性能提高。因此,研究sn-58bi/cu焊点在电迁移作用下的界面演化及抑制机制具有重要意义。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:采用双辊快速凝固技术制备Sn-58Bi共晶钎料。

材料表征:对制得的Sn-58Bi共晶钎料进行结构表征,采用XRD、OM、EPMA、SEM等测试技术对钎料钎焊界面的物相、显微组织结构及微区成分进行测试分析,测定 IMC层成分、厚度和 Bi 元素含量。

性能测试:对制得的Sn-58Bi共晶钎料进行性能测试,通过电子万能拉伸实验机对焊点进行强度测试,通过SEM测试方法对断口形貌进行显微组织分析。

2.2 研究目标

1、了解钎料合金的熔炼、浇注技术,熟悉快速凝固钎料薄带的制备装置;

2、以Sn-Bi共晶合金为研究对象,采用快速凝固技术制备Sn-Bi共晶钎料薄带;

3、研究超声波作用下电迁移对钎料界面的物相、显微组织结构及微区成分的影响并对其进行表征;

2.3 拟采用的技术方案及措施

1、通过双辊快速凝固装置制备表面质量较好、厚度均匀的钎料薄带,并冲裁成预成型焊片;

2、通过超声波辅助钎焊制备焊点;

3、通过直流稳压电源对焊点进行电迁移实验;

4、通过OM、EPMA等测试方法,对焊点进行物相及显微组织分析,测定 IMC层成分、厚度和 Bi 元素含量。

本次实验的具体技术路线如图1所示。




图1

3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-6周:按照设计方案,制备快速凝固sn-bi共晶钎料薄带。

第7-11周:采用xrd、om、epma、sem等测试技术对钎料钎焊界面的物相、显微组织结构及微区成分进行测试分析。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] yang t l, wu j y, li c c, et al. low temperature bonding for hightemperature applications by using snbi solders [j]. journal of alloys amp;compounds, 2015, 647:681-685.

[2] li y, chan y c. effect of silver (ag) nanoparticle size on themicrostructure and mechanical properties of sn58bi-ag composite solders [j].journal of alloys amp; compounds, 2015, 645:566-576.

[3] ma y, li x, zhou w, et al. reinforcement of graphene nanosheets onthe microstructure and properties of sn58bi lead-free solder [j]. materialsamp; design, 2017, 113:264-272.

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