一種功率器件封裝釬料的設計及性能分析.pdf

1、隨著電子產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，第三代半導體開始被廣泛應用在高溫電子封裝中，為此急需開發(fā)耐高溫高強度的新型錫基釬料。本文的主要研究內(nèi)容分為兩個方面:一是Sn-Sb基無鉛釬料成分的設計。采用正交設計試驗選出最佳的Sn-Sb基合金成分。同時分析了SnSbCuNiAg/Cu焊接性及焊接工藝。二是納米銅顆粒對錫基無鉛釬料的改性方法研究，為進一步提高Sn-Sb基合金的綜合性能提供理論依據(jù)。
　　通過大量的試驗，研究了合金元素對Sn-Sb基釬料熔

2、化特性的影響。以熔化溫度、潤濕性以及導熱率為評價指標，對Sn-Sb基釬料成分進行初選和優(yōu)選。Sn-Sb合金中添加不同含量的Ag、Cu、Ni元素以及高熔點的中間合金，其熔化溫度均在221-242℃范圍內(nèi)。采用正交設計試驗，優(yōu)選出三種Sn-Sb基釬料分別為Sn-5 Sb-0.5 Cu-0.1Ni-0.1Ag、Sn-5 Sb-1Cu-0.1Ni-0.1Ag和Sn-5 Sb-0.5Cu-0.1Ni-0.5Ag。
　　分析了三種SnSbCu

3、NiAg/Cu焊點的微觀組織及力學性能。280℃釬焊10 s至90 s時，焊點界面IMC層不斷增厚。當Cu和Ag含量的增加，界面IMC的生長指數(shù)有所改變。在280℃釬焊30s時，三種焊點的剪切強度均達到最大。其中Sn-5Sb-0.5Cu-0.1Ni-0.5Ag的剪切強度最高，比SAC305的強度高36.4％。280℃釬焊10s至90 s時，Sn-5 Sb-0.5Cu-0.1Ni-0.1Ag/Cu焊點的斷裂方式由韌性斷裂逐漸過渡為韌脆混合

4、斷裂。三種Sn-Sb基釬料的硬度均高于SAC305。
　　為細化釬料的微觀組織，進一步提高焊點的力學性能，研究了納米銅顆粒對錫基焊膏的改性方法。添加0.1-1.0 wt％的納米Cu顆粒對釬料的熔點影響不大。納米Cu顆粒的添加細化了體釬料的微觀組織。熱時效前后，添加0.1-1.0 wt％的納米Cu顆粒抑制了界面IMC的生長。當添加1.0 wt％納米Cu顆粒后，界面IMC的晶粒尺寸有所增加。納米Cu顆粒的添加使焊點體釬料的顯微硬度提高