倒裝LED芯片Sn基鍵合焊料及工藝研究.pdf

1、本論文采用Sn基低溫焊料將倒裝LED芯片與基板進(jìn)行鍵合。以Sn-9Zn焊料為基礎(chǔ)合金進(jìn)行芯片鍵合，優(yōu)化鍵合工藝參數(shù)，并向基礎(chǔ)合金中添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Bi元素，進(jìn)一步降低鍵合溫度，目的是在200~210℃左右將芯片與基板進(jìn)行低溫鍵合。對(duì)鍵合的失效機(jī)理及可靠性進(jìn)行分析研究，輔助采用ANSYS、ImageJ等軟件分析樣品的鍵合結(jié)構(gòu)及質(zhì)量，得到理論結(jié)果，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
　　Sn-Zn焊料鍵合工藝研究結(jié)果表明，剪切強(qiáng)度隨壓力的增加

2、而提高，在壓力達(dá)到一定程度時(shí)，壓力對(duì)鍵合質(zhì)量的影響不大；鍵合質(zhì)量隨著時(shí)間的增加而提高，當(dāng)鍵合保溫時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，時(shí)間對(duì)鍵合質(zhì)量影響較??；氣體介質(zhì)對(duì)鍵合質(zhì)量的影響也較為顯著，在甲酸和真空條件下均能夠得到較好的鍵合質(zhì)量，其中，在真空條件下比甲酸條件下得到的鍵合剪切強(qiáng)度略好。實(shí)驗(yàn)最終確定鍵合工藝參數(shù)為：鍵合溫度220℃，鍵合壓力1.5MPa，保溫時(shí)間20min，氣體環(huán)境為甲酸。
　　Sn-Zn-Bi焊料鍵合工藝研究結(jié)果表明，Bi元素的加入

3、會(huì)降低焊料合金的熔點(diǎn)，但加入過(guò)量Bi會(huì)導(dǎo)致焊料合金脆化，從而影響樣品的鍵合質(zhì)量。在鍵合溫度為210℃時(shí)，焊料合金成分為Sn-9Zn-4Bi得到最優(yōu)剪切強(qiáng)度；將鍵合溫度減低至200℃時(shí)，不論Bi元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少，均無(wú)法得到有效地鍵合樣品。
　　實(shí)驗(yàn)證明添加納米銀可以降低Sn-Cu焊料合金的鍵合溫度，在200℃可以得到剪切強(qiáng)度較好的樣品。
　　Sn-Zn焊料和Sn-Zn-Bi焊料鍵合樣品X射線檢測(cè)結(jié)果表明，鍵合區(qū)域形貌均勻，