銅單晶體-無鉛焊料的界面組織與性能.pdf

1、本實(shí)驗(yàn)選取典型的無鉛焊料與銅單晶體進(jìn)行熱熔焊，通過對(duì)部分無鉛焊料/Cu單晶體樣品進(jìn)行固定溫度下的時(shí)效，分析了無鉛焊料/Cu單晶體界面微觀組織和形貌的演化。進(jìn)一步通過拉伸及應(yīng)變疲勞實(shí)驗(yàn)，研究無鉛焊料/銅單晶體時(shí)效前后的拉伸性能及疲勞性能，總結(jié)出裂紋萌生位置和擴(kuò)展路徑，研究了時(shí)效對(duì)無鉛焊料/Cu單晶體連接界面變形和斷裂方式的影響。 時(shí)效處理后，Sn-4Ag，Sn-3Cu/Cu單晶體界面處的金屬間化合物由原始態(tài)時(shí)單一的Cu<,6>Sn

2、<,5>化合物層發(fā)展為Cu<,6>Sn<,5>和Cu<,3>Sn兩種化合物層；Sn-9Zn/Cu單晶體界面處的金屬間化合物始終只有Cu<,5>Zn<,8>一種。所有焊接樣品化合物層的厚度都隨著時(shí)效時(shí)間的增加而增加，界面形貌也隨著時(shí)效時(shí)間的增加趨于平整。 由力學(xué)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)可知，焊接樣品的力學(xué)性能隨著時(shí)效時(shí)間的增加而降低，Sn-Ag焊料焊接而成的樣品具有最好的力學(xué)性能，Sn-Cu焊料次之，Sn-Zn焊料的力學(xué)性能最差。界面化合物

3、層的厚度和形貌是影響裂紋萌生位置和擴(kuò)展路徑的主要因素。在外力的作用下，宏觀上裂紋首先在樣品的邊緣部位產(chǎn)生，微觀上裂紋有3種擴(kuò)展路徑，即：對(duì)于原始態(tài)時(shí)不規(guī)則的界面形貌，裂紋在突出的化合物根部產(chǎn)生，然后向四周焊料內(nèi)發(fā)展，并表現(xiàn)出典型的韌性斷裂；時(shí)效后長成平面化合物層，沿著平整的IMC/焊料界面擴(kuò)展；在經(jīng)過長時(shí)間時(shí)效處理后，在過厚的IMC層中水平擴(kuò)展，造成一定的脆性斷裂。在IMC/焊料界面，IMC/Cu基體界面以及不同IMC層之間的界面中，只