陶瓷材料高效换热中的焊接封装技术

摘要

电子焊接封装器件的连接可靠性一直备受人们关注。各种产品器件向无铅化、精巧化以及便携化发展，焊接封装结构中的连接面问题再一次引起人们的注意。目前不仅仅是金属与金属结构的封装器件得以应用，异种材料结构的封装器件更是紧跟发展的脚步。本文针对焊接封装器件金属与金属之间连接以及金属与陶瓷材料之间的连接进行了实验并检测。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)等先进检测设备对焊后器件进行检测分析，将结果进行对比。
　　本文的主要内容概括如下:
　　通过文献调研，总结实验经验，理解分析钎焊焊接原理，熟悉钎焊焊接实验过程，设计合理实验计划并进行实验。经过精密实验得到焊件成品，并进行切割得到焊接结合面，对其打磨、抛光等处理后进行测试。
　　对比在焊接封装过程中所用焊片厚度改变为0.015mm、0.025mm、0.040mm情况下，金属与金属连接面的结合情况。通过比较不同放大倍数的SEM图可以观察到，其连接界面平整且致密，未观察到有空洞等缺陷出现。
　　在保证升温速率一致，保持最高温区相等且恒温时间相同的情况下将测试后连接质量良好的实验成品件进行二次升温，而后对其进行处理再次进行测试观察，以考察二次升温对焊接成品的影响。观察结果显示二次升温并不会造成连接界面出现空洞或者开焊等情况。
　　利用不同焊料对异种材料进行焊接，实验后应用先进的超声扫描设备观测界面结合处的连接情况并分析结合面孔洞率。通过比较结果可知，异种材料连接紧密，而随着焊接温度的升高，其孔洞率有所上升。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 钎焊原理及分类

1．2．1 钎焊原理

1．2．2 钎焊分类

1．3 中低温无铅钎料简介

1．3．1 In系无铅焊料

1．3．2 Sn-Ag-Cu系无铅焊料

1．3．3 Au-Sn系无铅焊料

1．4 低温钎焊电子封装材料

1．4．1 陶瓷材料

1．4．2 W-Cu合金材料

1．5 焊接技术方法

1．5．1 BGA封装技术

1．5．2 TSV封装技术

1．5．3 PIP封装技术

1．5．4 倒装芯片键合技术

1．5．5 低温真空共晶焊

1．6 本论文主要内容

2 实验部分

2．1 实验装置

2．1．1 实验所用腔体装置图

2．1．2 实验所用真空系统装置图

2．2 实验准备

2．2．1 W-Cu合金与W-Cu合金焊接准备

2．2．2 W-Cu合金陶瓷材料焊接准备

3 金属间焊接实验结果

3．1 W-Cu合金与W-Cu合金焊接实验结果SEM

3．1．1 焊料厚度为0.025mm结果图

3．1．2 焊料厚度为0.015mm结果图

3．1．3 焊料厚度为0.040mm结果图

3．2 W-Cu合金与W-Cu合金焊接剪切强度

3．3 W-Cu合金与W-Cu合金焊接两次回温实验

3．3．1 W-Cu合金与W-Cu合金焊接两次回温结果对比图

3．4 小结

4 异种材料间焊接实验结果

4．1 W-Cu合金与陶瓷材料焊接实验结果

4．1．1 W-Cu合金与陶瓷材料In焊接实验结果SEM

4．1．2 W-Cu合金与陶瓷材料焊后超声扫面测试图

4．1．3 W-Cu合金与陶瓷材料焊接前后面型对比

4．2 小结

5 结论

参考文献

攻读硕士期间发表学术论文情况

致谢