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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。
一种封闭形式的方法与Steinberg的解决方案相结合，以估计无铅焊料的疲劳周期数Tuan H. Nguyen Raytheon Techn
组件的抽象焊接关节通常是最容易受到振动载荷条件的影响。Steinberg的封闭式解决方案已被广泛用于行业，以识别高风险组件，以作为振动负载下详细有限元（FE）耐用性分析的候选者。不幸的是，Steinberg的封闭式解决方案仅适用于SNPB，而不适用于无铅材料（SAC）；因此，识别高风险SAC组件会很麻烦，特别是如果BOM中有许多SAC组件。本文是提出一种能够与Steinberg的封闭形式解决方案结合的方法，以识别高风险SAC组件。通过使用高和低周期的疲劳棺材曼森闭合形式方程的高周期，SNPB和SAC疲劳与应变范围关系之间的比较得出了此方法。此外，该方法还可以使用已经衍生的另一种材料中已经衍生的疲劳周期来预测一种材料的焊料关节疲劳周期，而无需重新运行详细的FE分析。此附加功能将有助于例如，如果从SAC到SNPB重新球或反之亦然，则会有任何风险。强烈建议在评估振动下的无铅组件时使用此方法，因为目前仅可用的方法可以实现此目的。关键词棺材曼森，无铅焊料，囊，斯坦伯格，SNPB，PCB
迭代机器学习辅助框架在焊料互连中的疲劳和蠕变损伤之间架起桥梁
摘要 — 电子系统中焊点寿命估算方法成本高昂且耗时，加上数据有限且不一致，对将可靠性考虑作为电子设备主要设计标准之一提出了挑战。在本文中，设计了一个迭代机器学习框架，使用一组自修复数据来预测焊点的使用寿命，这些数据通过热负荷规格、材料特性和焊点几何形状强化了机器学习预测模型。自修复数据集通过相关驱动神经网络 (CDNN) 迭代注入，以满足数据多样性。结果表明，在很短的时间内，焊点的寿命预测精度得到了非常显著的提高。分别评估了焊料合金和焊料层几何形状对焊点蠕变疲劳损伤演变的影响。结果表明，Sn-Ag-Cu 基焊料合金通常具有更好的性能。此外，蠕变和疲劳损伤演化在 Sn-Pb 和 Sn-Ag-Cu 基焊料合金中分别占主导地位。所提出的框架提供了一种工具，允许在制造的早期阶段对电子设备进行可靠性驱动的设计。
GaN 晶圆级 AuSn 焊料沉积
关键词：GaN、焊料、AuSn 焊料、溅射、共晶、芯片粘接摘要对于 GaN MMIC 芯片粘接，经常使用 80%Au20%Sn 共晶焊料。通常的做法是使用预制件 AuSn 将芯片粘接到 CuW 或其他一些基板上。在此过程中，操作员可能需要将预制件切割成芯片尺寸，然后对齐预制件、芯片和基板。由于操作员需要同时对齐三个微小部件（预制件、芯片和基板），因此这是一个具有挑战性的过程，可能需要返工。此外，预制件厚度为 1mil（在我们的例子中），这可能导致过量的焊料溢出，需要清理，因为它会妨碍其他片外组装。整个芯片粘接过程可能很耗时。在本文中，我们描述了一种在分离芯片之前在 GaN 晶圆上使用共晶成分溅射靶溅射沉积共晶 AuSn 的方法。它消除了预制件和芯片的对准，并且不会挤出多余的 AuSn。通过使用共晶溅射靶，它还可以简化靶材制造。下面给出了芯片粘接结果。引言宽带微波 GaN MMIC 功率放大器在国防和通信应用中具有重要意义。随着设备性能的提高，芯片粘接变得非常重要，因为它会极大地影响 MMIC 的热预算。80%Au/20%Sn 焊料已用于半导体应用超过 50 年，通常作为冲压预制件。然而，由于需要将 MMIC 芯片中的多个小块和焊料预制件对准到载体上，因此芯片粘接过程可能很繁琐且耗时。在芯片分离之前在整个晶圆上溅射沉积 AuSn 将大大简化芯片粘接过程。然而，溅射的 AuSn 成分对于正确的焊料回流至关重要。由于 Au 和 Sn 的溅射产率不同，AuSn 溅射靶材的化学性质和沉积的 AuSn 薄膜之间存在显著的成分变化 [参考文献 1]。下图 1 显示了 Au-Sn 相图。通过仔细控制溅射参数（功率、压力和氩气），我们能够从共晶成分溅射靶中沉积共晶 AuSn。制造共晶成分溅射靶要容易得多/便宜得多。
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。
SAC3807无铅焊料与不同铜基板之间的界面反应通过反射焊接过程
摘要。铜底物的不同组成材料显着影响金属间化合物（IMC）形成和焊接接头耐用性。这项研究是针对无铅焊料和不同铜基板之间的界面反应进行的。选定的底物是铜（CU）和铜 - 晶状体（CU-BE）。所涉及的无铅焊料是直径为700 µm的SN-3.8AG-0.7CU（SAC3807）焊球。所有样品均经过等温老化过程。通过扫描电子显微镜（SEM），光学显微镜（OM）和能量色散X射线分析（EDX）检查了IMC形成的材料表征和分析。回流过程后，结果表明Cu 6 SN 5和Cu 3 SN IMC层在SAC3870/CU和SAC3870/CU-BE界面形成。在SAC3870/ CU上老化处理后，发生了类似杆状的形状Cu 6 Sn 5和针状Cu 3 Sn 4。同时，SAC3870/Cu-Be的IMC层显示出类似杆状的形状，变成了块状的形状形状Cu 6 Sn 5和Cu 3 Sn 4杆形状。此结果表明在SAC3807/CU和SAC3807/CU-BE的老化过程中，在金属间表面上形成了Ag 3 SN纳米大小。与SAC3807/CU相比，SAC3807/CU-BE的Ag 3 Sn纳米尺寸元件很多。此外，SAC3807/CU-BE的IMC厚度比SAC3807/CU显示出较厚的层。此外，由于百分比非常低，因此无法轻易检测到SAC3807/CU-BE的元素。
SAC-X 焊料的热老化和球剪切特性综合研究 Norhanani Binte Jaafar、Chong Ser Choong、Sharon Lim Pei Siang、
摘要 球栅阵列 (BGA) 是一种表面贴装芯片封装，常用于许多微电子产品。封装下方有焊球阵列，为 PCB 提供电气连接和机械支撑。BGA 以其低电感、高引线数和紧凑尺寸而闻名。BGA 芯片与印刷电路板的对齐更简单。这是因为引线（称为“焊球”或“焊料凸块”）与引线封装相比距离更远。锡-银-铜 (Sn-Ag-Cu) 是一种常用的焊球，也称为 SAC，是一种无铅合金 [1, 2]。SAC 目前是用于替代锡铅的主要合金系统，因为它具有足够的热疲劳性能，并且接近共晶，润湿性和强度符合要求的规格。然而，对于更严格的可靠性要求（例如汽车应用），当覆盖面积超过一定尺寸时，SAC 焊料将难以满足板级可靠性。这导致了对替代焊料合金（例如 SACQ 和 QSAC）的研究。将比较 SAC305、SACQ 和 QSAC 的拉伸强度、伸长率和硬度等性能。研究各种类型焊球与 BGA 的焊点在球剪切时的故障模式和球剪切强度的测量。这些焊料合金需要在高温条件下进行长达 3000 小时的高温储存 (HTS)。我们将分享和讨论实验结果的详细信息，包括故障模式和金属间化合物的特性和相关性。
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。
加纳原位热循环条件下 c-Si 太阳能光伏电池互连中 Sn60Pb40 和 Sn3.8Ag0.7Cu（无铅）焊料的蠕变损伤研究
摘要：使用等效蠕变应变、累积蠕变应变和累积蠕变能量密度方法对 c-Si 太阳能光伏电池中焊接互连件的蠕变损伤进行了数值研究。该研究使用了三年（2012-2014 年）期间光伏 (PV) 模块户外风化数据来生成温度循环曲线，这些曲线作为热负荷和边界条件，用于研究焊接互连件在暴露于实际条件下时的热机械响应。还使用了之前研究中确定的 2012-2014 年数据的测试区域平均 (TRA) 温度循环。利用构成典型太阳能电池的组成材料的适当本构模型来生成准确的材料响应，以评估热循环造成的损坏。本研究模拟了两种形式的焊接互连件：Sn60Pb40 (SnPb) 和 Sn3.8Ag0.7Cu (无铅)。使用累积蠕变应变法对热循环载荷产生的互连损伤进行分析的结果显示，在 TRA、2012、2013 和 2014 年温度循环中，无铅焊料互连的损伤大于锡铅焊料互连。从锡铅到无铅的百分比变化分别为 57.96%、43.61%、44.87% 和 45.43%。这表明在 TRA 条件下无铅焊料受到了严重的损伤。累积蠕变能量密度 (ACED) 方法的结果显示，在 TRA 热循环期间用无铅焊料互连替换锡铅焊料互连后，累积蠕变能量密度的百分比变化为 71.4%（从 1.3573 × 10 5 J/mm 3 到 2.3275 × 10 5 J/mm 3 ）。在加纳库马西的 KNUST 测试点，研究结果表明，Sn60Pb40 焊料互连可能比无铅焊料互连更可靠。本研究采用的系统技术将对热机械可靠性研究界大有裨益。本研究还为光伏设计和制造工程师提供了有用的信息，帮助他们设计出坚固耐用的光伏模块。