고온 환경에서 재용해 열처리가 SnBi 솔더의 미세구조 및 기계적 특성에 미치는 영향

Jul 14, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 9550(2022) 이 기사 인용

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Al/Ni 박판의 자기전파 반응에 기초한 열원은 집중된 열, 빠른 온도 상승/하강 속도 및 작은 열 영향 구역의 특성을 가지고 있습니다. 이는 밀리초 이내에 솔더의 용융 및 응고 결정화를 완료하여 솔더 상호 연결을 실현할 수 있으며, 이는 패키지 구조의 모놀리식 가열로 인해 발생하는 열에 민감한 재료 및 부품의 손상 문제를 해결할 수 있습니다. 그러나 고도로 고정되지 않은 상호 연결 프로세스로 인해 결과적인 미세 구조 형태는 상호 연결된 조인트의 서비스 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 이를 고려하여, 자기 전파 반응을 기반으로 한 솔더의 솔더 후 미세 구조를 조사하기 위해 본 논문에서는 40μm 두께의 SnBi 솔더를 40μm 두께로 가열하여 초기 솔더 미세 구조가 솔더 후 미세 구조에 미치는 영향을 분석합니다. μm Al/Ni 얇은 포일. 그 결과, 짧은 용융 시간으로 인해 용융 과정에서 이종상의 불완전 용융과 원소의 불균일한 분포가 발생할 수 있으며, 이는 응고된 미세 구조의 형태 및 조성 분포에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 나타냅니다. 용융부의 경도 분포. 위의 결론은 이론적 지침과 엔지니어링 응용 모두에 중요한 자체 전파 반응을 기반으로 상호 연결 프로세스를 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

전자 패키징 솔더 상호 연결 프로세스는 일반적으로 장치의 통합 가열을 통해 수행됩니다. 재료의 열팽창 계수(CTE)가 다르기 때문에 인터페이스에 열 응력 집중이 형성되어 장치의 내부 열 감도, 열 불일치 구성 요소 및 재료가 손상되고 패키지 신뢰성이 저하됩니다. SnPb는 고유의 독성으로 인해 전자 정보 제품에서 금지되었으므로 Sn 기반 무연 솔더가 널리 연구되어 Sn-Pb 솔더를 대체하는 데 상업적으로 사용되었습니다. 최근 몇 년간 무연 솔더에 대한 수요가 계속해서 증가하고 있으며, 많은 무연 솔더가 연구되었습니다. Yuanyuan Qiao 등1은 Quasi-in-situ 방법을 사용하여 에이징 유무에 관계없이 단일 β-Sn 입자가 있는 Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu 마이크로 솔더 조인트에서 금속간 화합물(IMC)의 성장 거동을 관찰했습니다. 온도 구배(TG)를 연구하고 β-Sn 입자 방향을 고려하여 IMC 형태와 두께를 예측하는 솔루션을 제시합니다. Xiaoyang Bi 등2은 Co-Ni 필름을 첨가하면 Ni 필름과 Ni3Sn4 IMC의 기계적 특성이 향상된다는 사실을 발견했습니다. Haozhong Wang 등3은 테스트를 통해 Ni-CNT를 첨가한 후 Sn-3.0Ag-0.5Cu 복합 솔더 합금의 경도와 모듈러스가 향상되었음을 확인했습니다. 위의 문헌들은 기존 솔더링 방법 이후에 솔더링 강도를 향상시키는 방법을 연구하기 위해 요소를 추가한다는 관점에서 나온 것이지만, 이러한 점을 고려하여 고속 자기전파 반응에서 솔더링 강도를 향상시키는 방법에 대한 연구는 적다. , 고속 자기 전파 반응 하에서 SnBi 솔더의 미세 구조 및 기계적 특성에 대한 재용해 열처리의 효과를 연구함으로써 이 논문은 이론적 지침과 엔지니어링 적용 모두에 중요합니다.

자기전파 반응 상호접속 기술은 앞서 언급한 문제를 보다 효과적으로 해결할 수 있다. 자기전파 반응 솔더 상호접속 기술은 반응물 간의 높은 화학 반응열에 의한 자기 발열, 자기 전도 효과를 활용해 솔더를 녹이는 기술이다. 여기 용이성과 높은 열 효율로 인해 일반적으로 AlNi 자체 전파 얇은 포일이라고 하는 Al 및 Ni 나노층이 교대로 있는 나노 얇은 포일은 패키지 상호 연결에 사용되는 가장 일반적인 자체 전파 반응 재료 중 하나입니다. . 반응식은 기호 Eq로 표시됩니다. (1).