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)展對表面處理和電鍍的要求不斷提高。鍍層的質(zhì)量問題對元器件的可靠性和使用壽命有較大影響，目前對于電鍍的研究主要集中于電鍍工藝改進、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驗相結(jié)合的方法，對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)量問題進行研究，對相關(guān)的典型微觀案例進行探討，主要涉及引線框架鍍銅層、鍍金層和化學鍍鎳層，具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　?。?）鍍層的電子顯微分析方法研究。針

2、對鍍層位于表面且厚度處于微納米級的特點，進行微觀分析方法的研究。探討了研究過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定的準確性，探討了加速電壓對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題的微觀研究。采用微觀分析方法與模擬實驗相結(jié)合的方式，針對封裝材料引線框架表面鍍銅層經(jīng)常出現(xiàn)變色斑點的現(xiàn)象進行研究。首先，收集300個引線框架變色點進行電子顯微分析，在此基礎(chǔ)上

3、進行變色類型的分類。主要為鍍銅層形貌變化、碳酸鉀鹽在鍍層上生長結(jié)晶、外來物質(zhì)附著引起的變色，比例分別為50％、10%、40%。其次，通過模擬實驗驗證了高溫下銅層二次結(jié)晶產(chǎn)生的形貌變化會引起鍍層的變色，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)則性會對互補光輻射產(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，通過實驗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，高溫后會在鍍層上生長結(jié)晶，宏觀上表現(xiàn)為變色。
　?。?）電子元器件鍍金層的微觀研究。通過對放大器中場效應(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)致其信號輸出不穩(wěn)定現(xiàn)象的機理。針對腔體表面鍍金層出現(xiàn)的大量黑斑現(xiàn)象進行微觀研究，明確了其出現(xiàn)的原因為氯離子引起鍍金層下可伐合金電化學腐蝕，產(chǎn)生的內(nèi)

5、應(yīng)力使得金層產(chǎn)生細小裂紋，腐蝕產(chǎn)物集中于此，宏觀上顯示為黑斑。針對引腳搪錫除金工藝，根據(jù)國軍標對于金層厚度小于2.5μm的除金規(guī)定，檢驗了搪錫除金的合格性是否可以通過測量焊接位置金的質(zhì)量比小于3%來進行側(cè)面評價；針對引腳搪錫處出現(xiàn)的大量球狀團簇物進行微觀研究，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。
　?。?）封裝腔體表面化學鍍鎳層的微觀研究。針對封裝腔體表面化學鍍鎳層常出現(xiàn)的鍍液污染和鍍層斑點問題進行微觀分析