The method of fabricating micro-polycrystalline solder joints by applying instantaneous pulsed electric field belongs to the field of material preparation and connection. It is suitable for fabricating micro-linear butt polycrystalline solder joints under instantaneous pulsed electric field. One-dimensional linear copper rod is used as pad, which is fixed on the die with double-sided adhesive, fixed by conductive pressure sheet on the die, and filled with lead-free solder paste between the two copper rods. The two copper bars are connected to the two ends of the instantaneous pulse power supply respectively, and the lead-free welding system is used to weld the weld seam. The micro-linear butt polycrystalline solder joints are prepared. After grinding and polishing, the microstructural characteristics of the surface of the solder joints are obtained, and further electrical, mechanical and thermal reliability studies can be carried out. This method can ensure that the solder joints are stable in the electric field environment during the welding process. Under the action of electric current, many grained solder joints can be formed, which can alleviate the failure of components caused by anisotropy of Sn-based solder joints. At the same time, the construction of the experimental platform greatly reduces the cost of preparation, and the process is simple and feasible.
【技术实现步骤摘要】
施加瞬时脉冲电场制备微型多晶焊点的方法
本专利技术为施加瞬时脉冲电场制备微型多晶焊点,属于材料制备与连接领域,具体涉及为在瞬时脉冲电场中微型线性对接多晶焊点的制备方法及参数的选择。
技术介绍
随着微电子技术的快速发展,电子封装产品逐渐实现小型化和多功能化,封装密度不断提高。焊点是微电子互连中不可或缺的组成部分,起到了机械连接,电信号传输和散热的作用。电子产品在实际服役的环境中要承受高温,高电流密度及热疲劳可靠性的挑战。因此,单个焊点的破坏往往导致整个封装结构的失效,焊点的可靠性受到广泛的关注。钎料的无铅化推动了Sn基无铅钎料的发展,其中Sn含量一般高于90wt.%,因而Sn的性质在很大程度上决定了无铅钎料焊点的服役可靠性。Sn具有体心四方晶体结构,导致Sn晶粒在力学,热学和电学等性能上均呈现出不同程度的各项异性。而无铅焊点通常由一个或三个Sn晶粒构成,因此焊点在服役工作期间易受到晶粒取向的影响。目前,在焊接过程中控制Sn枝晶的生长模式仍在努力探索中,通常焊接过程中焊点中晶体取向的形成具有随机性。研究表明,当Sn晶粒中c轴平行于电流方向时,界面金属间化合物的电流应力作用下的生长速度约为c轴垂直于电流方向的10倍。由于在实际应用的电子产品中,一个焊点的失效将会导致整个器件的失效,因此,弱化焊点在电流应力下Sn晶粒的各向异性作用具有重要的研究意义。研究表明,将脉冲电流作用于Sn-Pb合金的凝固过程可以细化合金的凝固组织,减小晶界偏聚,能够有效控制凝固组织,减小柱状晶,增大等轴晶区,从而能够细化晶粒。在Sn基无铅焊点中,当焊点晶体取向为多晶时,电流通过焊点时表现为 ...
【技术保护点】
1.施加瞬时脉冲电场制备微型多晶焊点,其特征在于,包括以下步骤:(1)采用线切割的方式获得一维线性铜棒,用砂纸将铜棒两端打磨平整,分别用丙酮溶液和硝酸水溶液清洗铜棒,去除铜棒表面的有机污染物和氧化物,最终将铜棒放入乙醇溶液中清洗并烘干;(2)焊接平台搭建2.1焊接所用模具主体部分采用长方体绝缘基板,在绝缘基板平面两端电镀一层导电物质,中间为非电镀区宽度,并在非电镀区粘附双面胶;2.2将两根铜棒黏附在双面胶上,两铜棒之间留有焊缝,将导电压片分别放置于两根铜棒远离焊缝的两端,对铜棒进行固定,同时保证铜棒与导电压片之间为接触式导电关系,用螺栓对导电压片进行固定,确保两根铜棒位于同一水平线上,同时留有焊缝;2.3将无铅焊膏填充到两根铜棒焊接平面之间的焊缝中,将模具及固定好的样品置于无铅焊台上,并分别在铜棒两端接入电源两端电极,接通脉冲电源,并调整脉冲电源的电压及频率,同时对焊缝处进行焊接,随后冷却;3)将粘在模具上焊接完成的一维线性焊点浸泡在丙酮溶液中超声清洗,从而将一维线性对接焊点从模具上取下,磨除焊缝四面多余钎料。
【技术特征摘要】
1.施加瞬时脉冲电场制备微型多晶焊点,其特征在于,包括以下步骤:(1)采用线切割的方式获得一维线性铜棒,用砂纸将铜棒两端打磨平整,分别用丙酮溶液和硝酸水溶液清洗铜棒,去除铜棒表面的有机污染物和氧化物,最终将铜棒放入乙醇溶液中清洗并烘干;(2)焊接平台搭建2.1焊接所用模具主体部分采用长方体绝缘基板,在绝缘基板平面两端电镀一层导电物质,中间为非电镀区宽度,并在非电镀区粘附双面胶;2.2将两根铜棒黏附在双面胶上,两铜棒之间留有焊缝,将导电压片分别放置于两根铜棒远离焊缝的两端,对铜棒进行固定,同时保证铜棒与导电压片之间为接触式导电关系,用螺栓对导电压片进行固定,确保两根铜棒位于同一水平线上,同时留有焊缝;2.3将无铅焊膏填充到两根铜棒焊接平面之间的焊缝中,将模具及固定好的样品置于无铅焊台上,并分别在铜棒两端接入电源两端电极,接通脉冲电源,并调整脉冲电源的电压及频率,同时对焊缝处进行焊接,随后冷却;3)将粘在模具上焊接完成的一维线性焊点浸泡在丙酮溶液中超...
【专利技术属性】
技术研发人员:郭福,田雨,王乙舒,马立民,
申请(专利权)人:北京工业大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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