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氧化对含稀土无铅钎料表面锡须生长的影响

焊接学报 2013年第8期34卷 59-61,66页

作者：叶焕薛松柏龙伟民张青科马佳南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016 新型钎焊材料与技术国家重点实验室郑州机械研究所郑州450001

通过环境试验(室温、湿热和"无氧"试验)和扫描电镜组织分析对比研究了相同时效时间(30天)、三种不同氧化条件下锡须在Sn-Zn-Ga-Pr无铅钎料表面的生长行为.发现在室温环境下,锡须呈典型的针状生长;在湿热条件下,锡须呈丘状生长;而在氮气... 详细信息

通过环境试验(室温、湿热和"无氧"试验)和扫描电镜组织分析对比研究了相同时效时间(30天)、三种不同氧化条件下锡须在Sn-Zn-Ga-Pr无铅钎料表面的生长行为.发现在室温环境下,锡须呈典型的针状生长;在湿热条件下,锡须呈丘状生长;而在氮气氛围的近似无氧条件下仅发现有少量锡粒在稀土相PrSn3表面产生.基于稀土相氧化驱动锡须生长理论,分析认为三种环境条件下锡须生长行为的不同是由于稀土相氧化程度不同造成的.湿热条件下稀土相快速氧化和腐蚀,从而比在室温和"无氧"条件下产生更多的压应力和活性Sn原子,为丘状锡须的生长提供了条件;而在氮气氛围下,稀土相氧化非常缓慢,驱动力和锡源都较少,因而只有少量短锡须和锡粒生长.

关键词：无铅钎料稀土元素锡须氧化

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Pr元素对Sn-Zn-Ga钎料锡须生长的影响

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焊接学报 2012年第7期33卷 69-72,116-117页

作者：陈澄薛松柏杨晶秋叶焕李阳南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016 哈尔滨焊接研究所哈尔滨150000

研究了锡须生长与稀土含量之间的关联性,对影响锡须生长的相关因素进行了初步分析,着重研究时效时间与冷却速率对锡须生长的影响规律,并对块状钎料合金表面锡须形成的生长机制进行了初步探讨.结果表明,当Sn-Zn-Ga-xPr钎料中镨的添加量达... 详细信息

研究了锡须生长与稀土含量之间的关联性,对影响锡须生长的相关因素进行了初步分析,着重研究时效时间与冷却速率对锡须生长的影响规律,并对块状钎料合金表面锡须形成的生长机制进行了初步探讨.结果表明,当Sn-Zn-Ga-xPr钎料中镨的添加量达到0.7%(质量分数)时,钎料表面在室温时效12 h后会生长出锡须.随着时效时间的延长,Sn-Zn-Ga-0.7Pr钎料锡须长度增长,且在时效时间45 d左右达到电子元器件失效的临界值.此外研究发现不同冷却速率对锡须的生长有很大差异,对Sn-Zn-Ga-xPr钎料锡须生长机制进行了初步的理论分析.

关键词：无铅钎料锡须稀土元素影响因素生长机制

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外加载荷对镀锡层锡须生长行为的影响

焊接学报 2016年第7期37卷 27-30页

作者：姚宗湘罗键尹立孟王刚张丽萍重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030 重庆科技学院冶金与材料工程学院重庆401331 哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室哈尔滨150001

首先研究了三种不同厚度镀锡层(3,5,13μm)在相同试验条件(70℃时效24 h后室温放置60天)下的锡须生长情况,并在此基础上首次采用精密动态力学分析仪(DMA Q800)研究了精确控制相同载荷条件下拉、压两种外力对相同厚度镀锡层(3μm)锡须生... 详细信息

首先研究了三种不同厚度镀锡层(3,5,13μm)在相同试验条件(70℃时效24 h后室温放置60天)下的锡须生长情况,并在此基础上首次采用精密动态力学分析仪(DMA Q800)研究了精确控制相同载荷条件下拉、压两种外力对相同厚度镀锡层(3μm)锡须生长行为的影响.结果表明,相同时效条件下,镀锡层越薄,锡须生长的可能性越大;相同的外加载荷和试验温度作用下,承受压力作用镀锡层,其表面锡须生长比承受拉力时生长更快,并且主要呈柱状生长.

关键词：电子封装镀锡层锡须外力生长行为

纯锡镀层锡须生长机理及聚氯代对二甲苯膜抑制效果研究

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电镀与涂饰 2017年第11期36卷 553-561页

作者：李其海陈玮玮张伟黄琨中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900

以无铅器件及无铅引线框架为研究对象,采用扫描电镜、能谱分析了纯锡镀层锡须生长机理。采用化学气相沉积(CVD)法在样品表面镀聚氯代对二甲苯(PC)膜,研究了PC膜对锡须生长的抑制效果。结果表明:Cu/Sn界面处金属间化合物(IMC)易于向Sn晶... 详细信息

以无铅器件及无铅引线框架为研究对象,采用扫描电镜、能谱分析了纯锡镀层锡须生长机理。采用化学气相沉积(CVD)法在样品表面镀聚氯代对二甲苯(PC)膜,研究了PC膜对锡须生长的抑制效果。结果表明:Cu/Sn界面处金属间化合物(IMC)易于向Sn晶界处生长,使得原位体积增加44.8%,因此界面处会产生较大压应力。此压应力会随着镀层/基体界面IMC层的不规则形成而增大。在压应力的作用下,Sn被挤出,从而形成锡须。PC膜对锡须的生长具有明显的抑制作用,且随着PC膜厚度的增大,锡须生长变慢,孕育期更长。5μm厚的PC膜能有效抑制锡须生长。

关键词：纯锡镀层锡须金属间化合物晶界聚氯代对二甲苯膜抑制

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湿热存储环境下锡须生长的研究进展

电镀与涂饰 2009年第11期28卷 21-22,25页

作者：曾旭杨杰贺岩峰长春工业大学化学工程学院吉林长春130012

介绍了温度、湿度及表面污染程度对锡须成核与生长的影响,并概述了相应的控制措施。结果表明,合适的后处理措施可以有效抑制锡须的生长。

关键词：锡须湿热存储环境控制措施

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挠性电路板引脚嵌合部无铅镀层的锡须生长

电子元件与材料 2008年第3期27卷 61-63页

作者：陆裕东何小琦恩云飞王歆庄志强华南理工大学材料学院特种功能材料教育部重点实验室广东广州510640 信息产业部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术国家级重点实验室广东广州510610

以民用挠性印制电路板(FPC)引脚和连接器嵌合部无铅镀层为对象,通过研究引脚上的Ni/Sn无铅镀层的显微形貌和锡须尺寸,探讨了Ni/Sn无铅镀层的长期可靠性。结果表明,在25℃,RH为45%～55%的条件下,挠性印制电路板引脚和连接器嵌合部无铅镀... 详细信息

以民用挠性印制电路板(FPC)引脚和连接器嵌合部无铅镀层为对象,通过研究引脚上的Ni/Sn无铅镀层的显微形貌和锡须尺寸,探讨了Ni/Sn无铅镀层的长期可靠性。结果表明,在25℃,RH为45%～55%的条件下,挠性印制电路板引脚和连接器嵌合部无铅镀层上生长的锡须呈现针状、柱状等多种不同的显微形貌,其中大部分是针状锡须,少量针状锡须的长度已超过了50μm临界值,很可能因锡须桥接引起电流泄漏和短路,对FPC互连可靠性产生威胁。抑制少量超长的针状晶须的生长,是防止风险的关键。

关键词：电子技术挠性印制电路板连接器锡须可靠性

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锡镀层锡须生长的快速评估计算方法

电镀与精饰 2010年第4期32卷 5-7,10页

作者：叶德洪王津生纪翊傅细如飞思卡尔半导体(中国)有限公司天津300381

通过锡须指数的计算及对高低温循环实验条件下锡须生长情况的观察与测量,建立了锡须指数与锡须生长长度之间的关系,使得可以在高低温实验结果出来之前就能借助锡须指数来评估锡须生长的风险,从而使实时评估控制镀锡电镀生产线变为可能。

关键词：纯锡电镀锡须锡须指数物相分析

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Sn及SnPb薄膜表面锡须生长研究

Sn及SnPb薄膜表面锡须生长研究

作者：张洪波天津大学

学位级别：硕士

采用Blech结构,利用掩膜及磁控溅射方法,在玻璃基底上分别制备了纯Sn和SnPb合金条状薄膜。测试样品放置在室温环境中,加载电流长度为170μm、250μm、450μm,加载电流密度分别为6×103 A/cm,1.2×10～4 A/cm,2×10～4 A/cm,利用电迁移... 详细信息

采用Blech结构,利用掩膜及磁控溅射方法,在玻璃基底上分别制备了纯Sn和SnPb合金条状薄膜。测试样品放置在室温环境中,加载电流长度为170μm、250μm、450μm,加载电流密度分别为6×103 A/cm,1.2×10～4 A/cm,2×10～4 A/cm,利用电迁移理论研究了不同的电流密度和加载电流长度对纯Sn和SnPb薄膜质量输运过程的影响。实验中发现,电流密度对样品内部的质量输运过程影响很大,在电流密度为6×103 A/cm2时,长时间加载电流,两种薄膜样品的阴极和阳极基本没有变化。对于纯Sn薄膜,电流密度1.2×104 A/cm2是一个锡须生长的适宜条件,样品温度40°C,也是锡须生长的适宜温度。在上述条件下,纯Sn薄膜的阳极出现了大量细丝状锡须,阴极出现了明显的空穴消耗区。SnPb薄膜由于Pb的添加,改变了薄膜的内部和表面结构,在阳极出现了大量的小丘状凸起。电流密度2×104 A/cm2条件下,由于电流聚集效应和焦耳热效应的影响,两种样品的阳极都出现了熔化的现象。不同于纯Sn薄膜的是,SnPb薄膜在此电流密度下,经过35 h样品表面出现了明显的三区分层:空穴消耗区,富Sn区和富Pb区。这是由不同元素的电迁移率不同造成的。采用溅射方法在Cu和玻璃基底分别镀了一层厚度为1μm的纯Sn薄膜,放置在自然环境中。经过一段时间,以Cu为基底的试样表面有明显的锡须生长现象,而玻璃基底表面没有发现锡须生长。Cu基底试样表面锡须生长的驱动力来源于Cu向Sn层中的扩散导致的界面和晶界处金属间化合物的形成。实验过程中玻璃基底表面出现了两种颜色不同的Sn薄膜,经过分析得出:两种Sn薄膜结构不同。黑灰色薄膜表面锡须生长迅速,而灰白色薄膜表面没有锡须生长。可以认为黑灰色薄膜结构中存在（101）晶面,有利于锡须生长。

关键词：锡须磁控溅射电迁移自发生长

引线框架合金表面电镀锡工艺及锡须生长机理研究

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引线框架合金表面电镀锡工艺及锡须生长机理研究

作者：王谊清上海交通大学

学位级别：硕士

本文主要采用电镀方法在C194合金和FeNi42引线框架合金基体上沉积了光亮锡和亚光锡镀层,并且采用电镀平镍和镍纳米针薄膜两种镍镀层作为锡镀层和基体之间的阻挡层的方法来抑制锡须生长。对不同镀层样品在湿热环境下的锡须生长情况和锡... 详细信息

本文主要采用电镀方法在C194合金和FeNi42引线框架合金基体上沉积了光亮锡和亚光锡镀层,并且采用电镀平镍和镍纳米针薄膜两种镍镀层作为锡镀层和基体之间的阻挡层的方法来抑制锡须生长。对不同镀层样品在湿热环境下的锡须生长情况和锡须生长机理进行了系统研究。实验结果表明亚光镀锡电流密度可控制在10A/dm,光亮镀锡的电流密度可控制在1A/dm。C194合金作为基体的锡镀层表面生长的锡须数量少,直径和长度较大,FeNi42合金生长的锡须数量多,长度和直径较小;光亮锡镀层比亚光锡镀层更易生长锡须;对于亚光锡镀层,镀层越厚越不容易生长锡须,而光亮锡镀层厚度对锡须生长影响不大;退火热处理可使锡须数量减少;镀层表面机械损伤或表面腐蚀区会诱导锡须生长。两种镍阻挡层对于锡须生长起到了有效的抑制作用,湿热环境下经过8000 h测试未观察到锡须。本文从金属间化合物、镀锡层种类、镀层厚度、退火等方面研究了锡须生长机理,认为锡须生长的机理是:锡原子会沿着化学势降低的方向不断迁移,锡镀层当从外界吸收能量时会加速这种迁移,如果锡原子受的阻碍没能完全阻止这种迁移,则锡须会生长。本文最后提出了一些抑制锡须的方法。

关键词：引线框架合金亚光镀锡光亮镀锡镍阻挡层锡须