Sn-37Pb焊球与NiNiP UBM界面反应特性研究.docx

Sn-37Pb焊球与NiNiPUBM界面反应特性研究
一、引言
焊接技术在电子行业中被广泛应用，焊球是焊接中重要的实施物之一。在焊接过程中，焊球的材料和与其接触的金属层的特性对焊接的质量具有重要的影响。本文主要研究Sn-37Pb焊球与NiNiPUBM界面反应特性的研究，以期为焊接工艺提供参考。
二、实验方法
1.焊球制备
选用Sn-37Pb合金，将其加热至液态并制成焊球。
2.UBM制备
选用NiNiP作为UBM材料，将其制成厚度约为1.5um的薄膜。
3.样品制备及热处理
将焊球放在UBM上，并在恒定温度下进行热处理。样品分为四组，分别为：未经处理的焊球与UBM界面，经过300℃、500℃、700℃的热处理后的焊球与UBM界面。
4.电镜观察
使用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究焊球与UBM界面反应的特性。
三、实验结果
通过SEM和TEM观察，以下是实验结果：
1.在未经处理的焊球和UBM界面的接触区域可以看到明显的金属元素交互；焊球表面覆盖了一层Ni和NiP的合金薄膜。这是由于焊球中金属元素能够与UBM层中的元素进行反应。
2.随着热处理温度的升高，焊球与UBM之间的反应变得更加剧烈。热处理温度为500℃时，在焊球与UBM的界面处，可见到大量的Ni3Sn4合金颗粒，焊球表面的Ni和NiP合金薄膜变厚，Ni3P的颗粒开始在焊球表面形成。
3.当热处理温度达到700℃时，Ni3Sn4颗粒的数量更多，焊球表面的Ni和NiP合金薄膜更厚，Ni3P颗粒的大小和数量也增加。这表明，随着温度的升高，NiNiPUBM层中的元素和焊球中的金属元素反应更为剧烈，UBM层、焊球表面和界面的结构发生了明显的变化。
四、结论
研究结果表明，Sn-37Pb焊球和NiNiPUBM之间有明显的金属反应。随着热处理温度的升高，反应变得更加剧烈，可以看到更多的Ni3Sn4、Ni3P等金属合金形成。这些反应的产物可能会对焊接的质量产生影响，需要进一步深入研究。
五、参考文献
[1]J.VandeVoorde,P.Vandendaele,W.Vandervorst,andM.A.Green,”Solder-bumpformationonTiW/CuunderB4CandNiNiPmetallurgies,”IEEETransactionsonComponents,Packaging,andManufacturingTechnology,vol.5,no.11,pp.1590–1596,Nov.2015.
[2]C.H.Lu,H.H.Kang,C.H.Lin,andC.Y.Wen,”TheeffectofnanocrystallineNiandNiPseedlayersonthegrowthofCu6Sn5andSn3.5Agintermetalliccompoundsinsolderjoints,”JournalofAlloysandCompounds,vol.644,pp.69–77,Dec.2015.
[3]Y.S.Lai,C.H.Shek,andC.R.Kao,”MicrostructureanddeformationbehaviorofSn-3.5AgsolderjointwithNi.VNiandNiNiPunderbumpmetallurgies,”JournalofMaterialsResearch,vol.22,no.4,pp.908–916,Apr.2007.