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激光焊接与回流焊接对焊点影响的比照剖析——凯时娱乐

作者:凯时娱乐 2024-04-11 0

随着“后摩尔时代”的来临,小芯片异构集成将成为半导体封装的主流趋势。为实现无邪的?榛珊推舷低臣,小芯片往往需要在3D偏向上举行封装。然而,3D封装手艺也带来了一些挑战,如大功率电子元件散热问题和对差别热敏部件的互连要求。在这种情形下,激光焊接作为一种局部非接触加热的焊接工艺,逐渐成为了一种替换古板回流焊接的要领。


实验设计与效果

为了研究激光焊接和回流焊接对焊点界面IMC(金属间化合物)生长的影响,工程师接纳直径为100μm的SAC305焊料球,在含有Ni-P UBM(镍磷合金底层)的硅基中介层上举行焊接。实验中,激光焊接的能量设定为7.5mJ,回流焊的峰值温度设为250℃。

实验效果显示,差别焊接工艺下获得的SAC305微凸点的界面IMC及焊料基体的厚度和形貌保存显著差别。激光焊接后的界面IMC呈颗粒状,厚度约为0.6μm ;而回流焊后的IMC则呈针状,厚度抵达1.3μm。别的,激光焊接后的微凸点基体中保存小粒状的(Cu, Ni)6Sn5颗粒,回流焊后的微凸点基体中则视察到相对较大的IMCs颗粒。同时,Ni-P UBM在回流焊历程中被大宗消耗,而在激光焊接历程中的消耗较少。

在150°C等温老化条件下,无论是激光焊接照旧回流焊接,IMC的厚度都随老化时间的增添而增添。经由一准时间的老化,激光焊接微凸点中的(Cu, Ni)6Sn5颗粒由小颗粒状转变为扇贝状,回流焊微凸点中的IMC则由针状逐渐生长为短棒状。只管激光焊接的(Cu, Ni)6Sn5颗粒体积较小,但由于其晶界较大,原子扩散更容易导致晶粒生长速率显着加速。然而,激光焊接后的IMC厚度仍然显着薄于回流焊接后的IMC。


剪切强度剖析

刚焊接完成时,激光焊接微凸点的剪切强度略高于回流焊接微凸点。工程师以为这是由于激光焊接历程中析出的细小颗粒较多,有助于抑制裂纹扩展。然而,当老化时间抵达100小时时,两种焊接工艺下的微凸点剪切强度均泛起显着下降。随着老化时间的进一步增添,剪切强度的转变趋于平缓。别的,关于多次回流历程而言,激光焊接能够使微凸点坚持更高的剪切强度。随着回流次数的增添,激光焊接和回流焊微凸点的剪切强度均略有下降。

综上所述,激光焊接和回流焊接在焊点界面IMC生长和剪切强度方面保存显着差别。激光焊接具有局部非接触加热、温度转变快等优点,能够在一定水平上提高焊点的使用可靠性。然而,在现实应用中,还需凭证详细需求和条件来选择合适的焊接工艺。

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