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面向汽车应用的高可靠性和高性价比焊料合金的新方法
摘要 高度可靠的无铅合金，商业名称为 Innolot，可在高温下工作，是一种锡-银-铜 (SAC) 冶金系统，其中添加了其他元素来硬化合金并提高其蠕变强度，从而显着提高焊点的可靠性。与传统的 SAC 合金相比，在温度循环测试 (TCT) 的基础上，特性寿命可以从 -40°C 延长到 +125°C，甚至延长到 150°C。汽车行业的组件越来越需要更高的可靠性，以满足安全相关和新兴应用的需求，例如高级驾驶辅助系统 (ADAS)。降低成本的要求要求采用新方法来优化焊接工艺和材料。由于当前的回流工艺更喜欢氮气气氛，以便在高可靠性焊接中减少缺陷，因此我们的研究重点是部分和/或完全改变空气焊接工艺。此外，我们还研究了不同表面处理（例如化学锡、NiAu 和 Cu OSP）以及改进的合金成分对焊接性能的影响。除了对各种组件进行初步特性分析外，还报告了 Heraeus Reliability1 印刷电路板的可靠性测试以及从 -40 到 +150°C 的温度循环测试（最多 2500 次），并讨论了由此产生的故障模式。此外，本文还介绍了通过工艺和/或材料优化降低成本的潜力，同时不会降低此类汽车应用的高可靠性性能。关键词 ADAS、汽车安全应用、成本效益、高可靠性焊料、Innolot。
基于无铅焊料疲劳建模的FLIP芯片可靠性的实质性调查
摘要 - 焊料疲劳故障是限制微电子流量芯片包装可靠性的主要磨损故障机制之一。焊料疲劳故障发生在裂缝启动并随后通过整个焊接接头传播，从而导致电气开放。焊接关节内的裂纹引发和支撑性是由压力的循环施加引起的，这通常是由于暴露于温度周期所引起的。了解产品使用过程中的热循环与用于测试的加速热循环之间的关系对于预测设备的可靠性至关重要。MIL-PRF-38535是用于综合电路（微电路）制造的指导航空航天和高可靠性的规格，该制造能够列出制造业，合格和认证要求，以在国防逻辑机构（DLA）的（DLA）合格列表（QM）（QML）列表中列出。该standard于2022年11月发布的修订版，首次包括在制造QML平流芯片产品中使用无铅焊合金和有机基质。 因此，对于无铅的平流芯片组件的焊料疲劳，人们非常需要了解实质性的物理（POF）。 本文删除了如何使用有限的元素建模来预测平流芯片包装组件的焊料疲劳。 作者的杠杆疲劳寿命是针对不同流量芯片雏菊链套件配置的，以及疲劳的生命定义并可以在发表的论文中使用。修订版，首次包括在制造QML平流芯片产品中使用无铅焊合金和有机基质。因此，对于无铅的平流芯片组件的焊料疲劳，人们非常需要了解实质性的物理（POF）。本文删除了如何使用有限的元素建模来预测平流芯片包装组件的焊料疲劳。作者的杠杆疲劳寿命是针对不同流量芯片雏菊链套件配置的，以及疲劳的生命定义并可以在发表的论文中使用。然后，作者使用所得的无铅焊料疲劳模型来进行参数研究，以研究不同的模具大小，填充材料属性和包装底物材料的影响。在共晶SN/PB和无铅疲劳寿命预测之间进行了比较。此外，作者还展示了如何将焊料疲劳预测用于使用条件，以便对平流芯片套件组件进行可靠性评估。这最终导致更好地理解焊料合金的影响以及材料选择对航空航天和高可靠性产品的任务生活的影响，这些产品属于MIL-PRF-38535修订中引入的更改M.
伽马辐射对SNPB焊料合金微机械的影响
锡铅（SNPB）合金被广泛用于微电子包装行业。它充当连接器，可提供从一个电路元件到另一个电路元件的连接所需的导电路径。在这项研究中，使用纳米识别测试研究了γ辐照对锡铅（SNPB）焊料微机械行为的影响。带有钴60源的伽马辐射暴露于从5 Gy到500 Gy的不同剂量的SNPB焊料。在这项研究中，使用纳米识别技术来了解SNPB焊接接头的微机械性能（硬度和模量降低）的演变。结果表明，随着γ辐射的增加，SNPB合金的硬度得到了增强。硬度在500 Gy样品，25.6 MPa的剂量时最大，在未辐照样品时的值最低。然而，由于材料的内在特性和原子键，减少了模量减少。
NanoStar® 和 NanoFree® 300µm 焊料凸点 WCSP 应用
3 印刷电路板组装 13 .......................。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3.1 PCB 设计指南 13 ．。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。..............3.2 PCB 焊盘布局建议 14 ..........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。............3.3 焊膏模板设计 15 ...........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3.4 组件放置 15.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3.5 重排 16.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
纳米复合材料上的结构分析使用纳米凹痕引导免费焊料
摘要：由于基于铅的焊料受到限制，微电子行业一直在寻找像SAC这样的无铅焊料。但是有一些焊接接头失败的情况，可降低产品的可靠性，因为形成的金属间化合物层（IMC）是脆弱的。较厚的IMC层降低了焊料关节强度。本文分析了无铅焊接接头的实际工业包装组件。TiO 2，Fe 2 O 3和具有0.05重量百分比（wt。％）的Nio纳米颗粒被使用机械搅拌器混合到96.5％SN-3.0％AG-0.5％CU（SAC305）焊料中，以制造纳米无铅铅焊剂。使用扫描电子显微镜（SEM）和纳米Interenter研究了微型焊料中纳米颗粒对IMC层和纳米复合焊料连接质量的影响。添加TIO 2，Fe 2 O 3，Nio纳米颗粒更改了微观结构，并将IMC层厚度降低了29％-35％。纳米复合焊料的硬度和弹性模量分别增加了1％ - 11％和8％-31％。与纯SAC305相比，SAC305与Nio纳米颗粒的组成焊具有最高的硬度，并且Fe2O3的弹性模量最高。这证明了TiO 2，Fe 2 O 3和Nio的纳米颗粒的掺入增强了纯SAC的机械性能，并提高了微型电子包装中焊接接头的可靠性。
NanoStarŽ 和 NanoFreeŽ 300µm 焊料凸点 WCSP 应用
3 印刷电路板组装 13 .......................。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3.1 PCB 设计指南 13 ．。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。..............3.2 PCB 焊盘布局建议 14 ..........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。............3.3 焊膏模板设计 15 ...........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3.4 元件放置 15 ．。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3.5 回流焊 16 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
添加焊料层对用于连接工艺的反应性多层膜的影响的模拟
摘要：为了在电子封装领域引入新的键合方法，进行了理论分析，该分析应提供有关反应多层系统 (rms) 产生足够的局部热量以用于硅片和陶瓷基板之间连接工艺的潜力的大量信息。为此，进行了热 CFD（计算流体动力学）模拟，以模拟 rms 反应期间和之后键合区的温度分布。该热分析考虑了两种不同的配置。第一种配置由硅片组成，该硅片使用包含 rms 和焊料预制件的键合层键合到 LTCC 基板（低温共烧陶瓷）。反应多层的反应传播速度设置为 1 m/s，以便部分熔化硅片下方的焊料预制件。第二种配置仅由 LTCC 基板和 rms 组成，用于研究两种布置的热输出之间的差异。 CFD 模拟分析特别侧重于对温度和液体分数轮廓的解释。进行的 CFD 热模拟分析包含一个熔化/凝固模型，该模型除了模拟潜热的影响外，还可以跟踪焊料的熔融/固态。为了为实验研究的测试基板设计提供信息，模拟了 Pt-100 温度探头在 LTCC 基板上的实际行为，以监测实验中的实际键合。所有模拟均使用 ANSYS Fluent 软件进行。
通孔（PTH）激光焊接过程的数值模拟
焊点的可靠性和质量可能会受到焊料材料的特性及其对 PCB 孔中熔融焊料的填充的影响。含铅焊料材料具有危险性且不环保。欧盟《有害物质限制法》禁止使用某些材料元素 [3,4]。因此，在电子封装组件的焊接应用中引入了无铅焊料材料。此外，氮气的使用可以提高制造业中使用无铅焊料的性能 [4]。但是，由于熔化无铅焊料需要更高的温度，无铅焊料中银含量高于 2% 会因热膨胀系数 (CTE) 高度不匹配而在组装中引起应力 [5]。在这种情况下，激光焊接可以通过控制激光功率和激光束持续时间来解决这个问题，以防止焊料不必要地长时间暴露在热量中。
SAC105锡丝 - 胶合器焊料互连的机械性能的数值表征
无铅焊料互连中的机械性能和故障机制的演变，特别是98.5SN1.0AG0.5CU（SAC105），不断受等于等温老化和热负载的影响。准确预测电子组装的可靠性，必须将这些老化效应整合到焊料热疲劳的有限元分析框架内。本文努力阐明了静脉老化对热循环下SAC105互连机械行为的影响。利用有限元方法以及现有文献的材料本构参数，研究研究了两个关键的本构模型 - Anand和Garofalo。蠕变行为被吸收到模型中，以评估在热循环过程中老化的SAC105的机械响应。的发现表明，等温衰老会显着改变SAC105焊料的热机械性能，尤其是在短暂的衰老期之后，并且在延长持续时间内影响下降。数值分析证实了SAC105的机械响应中次级蠕变的占主导地位，而不是各向同性硬化或粘膜可塑性。此外，这项研究提供了使用基于应变和基于能量的疲劳模型的预分级焊料热疲劳的全面评估。洞察力显示，与未衰老的焊料相比，老年焊料的寿命降低，并且衰老延长与加剧的热疲劳降解相关。这些结果提供了关键的理解，以增强电子组装中焊料互连的可靠性预测。
无铅焊料热界面材料厚度对随机振动环境下电子元件可靠性的影响
电子元件的可靠性一直是工程师面临的挑战。本研究解决了了解随机振动对无铅焊料作为电子元件内热界面材料 (TIM) 的可靠性的影响这一关键需求。ANSYS 软件用于设计、开发和模拟电子模型，重点关注 TIM。SAC405 无铅焊料用作 TIM，其厚度在 0.01 到 0.06 毫米之间变化（间隔为 0.01 毫米）。本研究的结果揭示了相关的相关性。随着 TIM 厚度的增加，应力和应变明显减少，而变形增加。值得注意的是，TIM 厚度和疲劳寿命之间存在直接关系；较厚的 TIM 与增加的疲劳寿命相关。此外，当 TIM 厚度为 0.01 毫米时，公式 1、2 和 3 的疲劳寿命测量值分别为 2.76 x 104、1.63 x 104 和 0.792 x 104。这些发现对工程师具有深远的影响，如果使用无铅焊料作为 TIM，它们将作为指导框架，帮助选择电子元件的最佳 TIM 厚度。了解应力、应变、变形和疲劳寿命之间的权衡至关重要，使工程师能够在电子系统设计和开发过程中做出明智的决策，最终提高整体可靠性。本研究建议在电子应用中使用无铅焊料作为 TIM，因为它具有热和可靠性方面的优势。