一种锡基无铅焊点透射样品及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种锡基无铅焊点透射样品及其制备方法，所述透射样品包括竖向支撑部、透射区和横向支撑部，所述透射区两侧分别设置有所述竖向支撑部，并且所述透射区底部设置有所述横向支撑部，所述竖向支撑部分别固定在所述横向支撑部上；本发明专利技术通过对透射样品结构的具体限定，能够通过竖向支撑部和横向支撑部为透射区提供支撑和固定，进而能够有效防止透射区在重力和电子作用下发生弯曲以及避免透射区形成过程中发生断裂和贯穿，提高制备锡基无铅透射样品的成功率。

A kind of tin based lead-free solder joint transmission sample and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种锡基无铅焊点透射样品及其制备方法
本专利技术涉及电镜样品制备
，尤其涉及一种锡基无铅焊点透射样品及其制备方法。
技术介绍
随着信息时代的发展，电子封装技术不断朝着轻型化、小型化和多功能化方向发展。对于整个电子电路而言，连接电路板和电子元器件的锡基无铅焊点是影响电路稳定性的重要环节之一。锡基无铅焊点在高电流密度、高温度梯度、蠕变以及温度循环引起的疲劳条件下，均使得锡基无铅焊点因服役环境的苛刻而最终失效。因此在探寻和研究锡基无铅焊点失效机理的过程中，采用透射电子显微技术观察原子排列和物相变化是解释其失效的有效手段之一。锡为第5周期第Ⅳ主族元素，其原子直径比硅、铁、铜等元素的直径较大，在透射电子显微镜下，电子容易发生散射现象导致锡原子呈像模糊；因此，在制备锡基合金的透射样品时，要求透射样品的厚度要比硅、铁、铜等样品要薄以降低电子散射带来的影响；但是，在常温状态下，锡金属的晶体结构为体心四方结构，其晶格参数为且此时锡基金属质地柔软，有较好的延展性，因此在加工制备透射样品的过程中，很容易受到重力或电子轰击的作用而发生弯曲，甚至在去薄过程中发生断裂或者贯穿，导致透射样品的制备失败。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种锡基无铅焊点透射样品及其制备方法，以解决现有技术中锡基无铅焊点制备透射样品过程中去薄区域易发生弯曲、以及断裂和贯穿的问题。基于上述目的，本专利技术第一方面提供了一种锡基无铅焊点透射样品，所述透射样品包括竖向支撑部、透射区和横向支撑部；所述透射区两侧分别设置有所述竖向支撑部，并且所述透射区底部设置有所述横向支撑部；所述竖向支撑部分别固定在所述横向支撑部上。本专利技术通过对透射样品结构的具体限定，能够通过竖向支撑部和横向支撑部为透射区提供支撑和固定，进而能够有效防止透射区在重力和电子作用下发生弯曲以及避免透射区形成过程中发生断裂和贯穿，提高制备锡基无铅透射样品的成功率。可选地，所述竖向支撑部至少为2个；当所述竖向支撑部为2个时，所述竖向支撑部分别位于所述横向支撑部两端。在本专利技术中，对锡基无铅焊点的结构和材质不作严格限制，例如，所述锡基无铅焊点的结构可以是对接焊点、搭接焊点和球栅阵列焊点中的任意一种。进一步地，所述锡基无铅焊点可以为本领域常规采用的锡基合金钎料；具体地，所述锡基合金钎料可以选自SnAg系列、SnAgCu系列和SnAgBiIn系列钎料中的任意一种；更具体地，所述锡基合金钎料中锡含量不低于90wt％。上述锡含量在90wt％以上的锡基合金钎料，具有优异的延展性，其厚度在150nm时易发生弯曲，因此，在透射样品制备过程中难度较高；然而，通过制备成上述特定结构的透射样品，能够有效避免减薄过程中发生断裂和贯穿的现象，显著提高了制备锡含量在90wt％以上的锡基合金钎料透射样品的成品率。在本专利技术中，对透射区的厚度不作严格限制，例如可以采用透射电子显微镜观察到原子即可；优选地，所述透射区厚度为60～70nm。通过对透射区厚度的限定，能够保障透射区不发生弯曲的条件下，最大限度的降低其厚度，更好的提高锡原子呈像的清晰度。在本专利技术中，对竖向支撑部和横向支撑部的具体形状不作严格限制，可以根据实际操作合理进行选择，具体地，所述竖向支撑部和横向支撑部的形状可以均为长方体状；进一步地，所述竖向支撑部和横向支撑部的厚度均为1～2μm。进一步地，所述竖向支撑部宽度为400～500nm，长度为5～7μm。进一步地，所述横向支撑部宽度为800～1000nm；长度为8～10μm。通过对上述竖向支撑部和横向支撑部形状以及尺寸的选择，保障了竖向支撑部和横向支撑部具有一定的机械强度，能够达到为透射区提供支撑和固定的作用。本专利技术第二方面提供了一种透射样品的制备方法，所述制备方法包括：(a)样品获取从锡基无铅焊点上切取样品；(b)整体减薄对所述切取样品进行整体减薄，得到减薄样品；(c)形成透射区从所述减薄样品上间隔进行局部减薄处理，形成透射区，既得所述透射样品。本专利技术上述制备方法通过对切取样品进行整体减薄，使得减薄样品具有一定的厚度，在保障减薄样品具有一定的机械强度下，同时能够利于对减薄样品上的局部再次进行减薄处理；此外，通过在减薄样品上间隔进行减薄处理，能够有效防止减薄处理的区域在重力和电子作用下发生弯曲以及避免减薄过程中发生断裂和贯穿，造成透射样品制备失败。在本专利技术中，对上述制备方法中的样品切取以及减薄处理方式不作严格限制，可以选用本领域常规的切取和减薄方法，例如，可以采用双束聚焦离子束进行样品的切取和减薄处理。在本专利技术中，在所述切取样品前，对所述锡基无铅焊点进行打磨和抛光处理；具体地，所述打磨包括依次采用600#、1200#、1500#和2000#的砂纸分别对所述锡基无铅焊点进行打磨。所述抛光处理为先采用粒径为0.3μm的三氧化二铝悬浊液进行抛光3～5min；再采用0.05μm的三氧化二铝乳浊液进行抛光3～5min。通过上述抛磨处理，能够便于锡基无铅焊点的观察，利于操作并提高操作精度。可选地，所述切取样品厚度不低于2μm。从上面所述可以看出，本专利技术提供的一种锡基无铅焊点透射样品及其制备方法至少包括如下有益效果：(1)本专利技术通过对透射样品结构的具体限定，能够通过竖向支撑部和横向支撑部为透射区提供支撑和固定，进而能够有效防止透射区在重力和电子作用下发生弯曲以及避免透射区形成过程中发生断裂和贯穿，提高制备锡基无铅透射样品的成功率。(2)本专利技术透射样品的制备方法，能够针对锡含量不低于90wt％的锡基无铅焊点制备成透射区厚度为60～70nm的透射样品，并保障了透射区不发生弯曲变形以及锡原子在显微镜下观察的清晰度。(3)本专利技术制备方法不受焊点尺寸、形状和结构的限制，适用范围广，而且盖方法操作简单、成品率较高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例3中透射样品的透射显微镜图；图2为本专利技术实施例3中透射样品的HRTEM图；图3为本专利技术对照例1中透射样品的透射显微镜图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，除非另外定义，本专利技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。以下各实施例采用的原料和仪器如下：双束聚焦离子束显微镜：型号为FEISCIOS；厂家FEI；锡基无铅焊点：材质为Sn3.0Ag0.5Cu钎料，锡含量为96本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锡基无铅焊点透射样品，其特征在于，所述透射样品包括竖向支撑部、透射区和横向支撑部；/n所述透射区两侧分别设置有所述竖向支撑部，并且所述透射区底部设置有所述横向支撑部；/n所述竖向支撑部分别固定在所述横向支撑部上。/n

【技术特征摘要】
1.一种锡基无铅焊点透射样品，其特征在于，所述透射样品包括竖向支撑部、透射区和横向支撑部；
所述透射区两侧分别设置有所述竖向支撑部，并且所述透射区底部设置有所述横向支撑部；
所述竖向支撑部分别固定在所述横向支撑部上。


2.根据权利要求1所述的透射样品，其特征在于，所述透射区厚度为60～70nm。


3.根据权利要求1或2所述的透射样品，其特征在于，所述竖向支撑部和横向支撑部均为长方体状，所述竖向支撑部和横向支撑部的厚度均为1～2μm。


4.根据权利要求3所述的透射样品，其特征在于，所述竖向支撑部宽度为400～500nm，长度为5～7μm。


5.根据权利要求3所述的透射样品，其特征在于，所述横向支撑部宽度为800～1000nm；长度为8～10μm。


6.根据权利要求1所述的透射样品，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭士海，
申请(专利权)人：航天科工防御技术研究试验中心，
类型：发明
国别省市：北京;11