電子元器件及其封裝材料鍍層的電子顯微研究.pdf

1、電子行業(yè)的發(fā)展對(duì)表面處理和電鍍的要求不斷提高。鍍層的質(zhì)量問(wèn)題對(duì)元器件的可靠性和使用壽命有較大影響，目前對(duì)于電鍍的研究主要集中于電鍍工藝改進(jìn)、鍍液配方等方面，而鍍層微觀研究較為缺乏。本文采用電子顯微分析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)電子元件與封裝材料中所涉及的鍍層缺陷和由此引發(fā)的元器件質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行研究，對(duì)相關(guān)的典型微觀案例進(jìn)行探討，主要涉及引線框架鍍銅層、鍍金層和化學(xué)鍍鎳層，具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　?。?）鍍層的電子顯微分析方法研究。針

2、對(duì)鍍層位于表面且厚度處于微納米級(jí)的特點(diǎn)，進(jìn)行微觀分析方法的研究。探討了研究過(guò)程中掃描電鏡二次電子與背散射電子成像模式的合理選擇；為了提升鍍層表面碳元素測(cè)定的準(zhǔn)確性，探討了加速電壓對(duì)表面碳成分分析的影響，明確了鍍層最佳研究參數(shù)。
　?。?）引線框架鍍銅層變色問(wèn)題的微觀研究。采用微觀分析方法與模擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，針對(duì)封裝材料引線框架表面鍍銅層經(jīng)常出現(xiàn)變色斑點(diǎn)的現(xiàn)象進(jìn)行研究。首先，收集300個(gè)引線框架變色點(diǎn)進(jìn)行電子顯微分析，在此基礎(chǔ)上

3、進(jìn)行變色類型的分類。主要為鍍銅層形貌變化、碳酸鉀鹽在鍍層上生長(zhǎng)結(jié)晶、外來(lái)物質(zhì)附著引起的變色，比例分別為50％、10%、40%。其次，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了高溫下銅層二次結(jié)晶產(chǎn)生的形貌變化會(huì)引起鍍層的變色，變色區(qū)域存在大量顆粒狀物質(zhì)或者孔洞，與正常相比均無(wú)成分上差異。明確了其原因是鍍層表面受到高溫影響出現(xiàn)亮色顆粒堆積、針孔等缺陷，與正常鍍層表面平整性存在差異，粗糙表面的不規(guī)則性會(huì)對(duì)互補(bǔ)光輻射產(chǎn)生一定影響。物質(zhì)所顯示的顏色與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一定的關(guān)

4、系，在宏觀上表現(xiàn)為環(huán)狀顏色差異。最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明鍍液中的堿和氰根離子吸收空氣中的二氧化碳，產(chǎn)生大量碳酸鉀鹽，高溫后會(huì)在鍍層上生長(zhǎng)結(jié)晶，宏觀上表現(xiàn)為變色。
　?。?）電子元器件鍍金層的微觀研究。通過(guò)對(duì)放大器中場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MESFET）的微觀分析，明確了MESFET柵條鍍金層的金電遷移導(dǎo)致其信號(hào)輸出不穩(wěn)定現(xiàn)象的機(jī)理。針對(duì)腔體表面鍍金層出現(xiàn)的大量黑斑現(xiàn)象進(jìn)行微觀研究，明確了其出現(xiàn)的原因?yàn)槁入x子引起鍍金層下可伐合金電化學(xué)腐蝕，產(chǎn)生的內(nèi)

5、應(yīng)力使得金層產(chǎn)生細(xì)小裂紋，腐蝕產(chǎn)物集中于此，宏觀上顯示為黑斑。針對(duì)引腳搪錫除金工藝，根據(jù)國(guó)軍標(biāo)對(duì)于金層厚度小于2.5μm的除金規(guī)定，檢驗(yàn)了搪錫除金的合格性是否可以通過(guò)測(cè)量焊接位置金的質(zhì)量比小于3%來(lái)進(jìn)行側(cè)面評(píng)價(jià)；針對(duì)引腳搪錫處出現(xiàn)的大量球狀團(tuán)簇物進(jìn)行微觀研究，明確了繞制電感失效現(xiàn)象的原因是引腳處產(chǎn)生大量硫和銅的化合物。
　?。?）封裝腔體表面化學(xué)鍍鎳層的微觀研究。針對(duì)封裝腔體表面化學(xué)鍍鎳層常出現(xiàn)的鍍液污染和鍍層斑點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行微觀分析