In對低銀SnAgCu性能及焊點(diǎn)可靠性的影響.pdf

1、隨著電子行業(yè)無鉛化進(jìn)程的推進(jìn)，Sn-Ag-Cu系無鉛釬料以其良好的潤濕性、力學(xué)性能和可靠性成為Sn-Pb釬料最具潛力的替代合金。與此同時，Sn-Ag-Cu系無鉛釬料熔點(diǎn)較高，等溫時效時釬料中Cu6Sn5粗化等問題亟待解決。另外，金屬Ag價(jià)格高，也是制約Sn-Ag-Cu釬料普及的主要原因之一。因此，對于低銀Sn-Ag-Cu釬料及其微合金化對其組織和性能的研究具有重要意義。
　　本文首先對不同Ag含量的Sn-Ag-Cu合金(Sn-3.

2、0Ag-0.5Cu、Sn-1.0Ag-0.5Cu、Sn-0.3Ag-0.7Cu和 Sn-0.7Cu)的力學(xué)性能性能與顯微組織進(jìn)行系統(tǒng)的比較，討論采用低銀Sn-1.0Ag-0.5Cu釬料替代高銀釬料的可行性。其次，在低銀Sn-1.0Ag-0.5Cu無鉛釬料的基礎(chǔ)上添加少量金屬元素In(1.0％-4.0%)，研究其對釬料合金顯微組織、熔化溫度、潤濕性能、界面金屬間化合物(IMC)的生長以及焊點(diǎn)可靠性的影響，重點(diǎn)討論了焊點(diǎn)在等溫時效過程中抗拉

3、強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度的變化。研究結(jié)果表明，隨著 Sn-Ag-Cu釬料中Ag含量的增加，Sn-Ag-Cu合金的潤濕性能得到提升，基體中網(wǎng)狀共晶相增加，Sn-Ag-Cu/Cu界面IMC的尺寸逐漸減小，但Sn-1.0Ag-0.5Cu釬料與高銀Sn-3.0Ag-0.5Cu釬料的現(xiàn)象相差不大。等溫時效的過程中，BGA焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度先下降后趨于穩(wěn)定，150℃時效960h后，Sn-1.0Ag-0.5Cu和Sn-3.0Ag-0.5Cu的剪切強(qiáng)度相差3MPa左

4、右。以上結(jié)果可以說明，在高溫服役足夠長的時間后，Sn-1.0Ag-0.5Cu合金完全可以取代高銀Sn-Ag-Cu合金的使用。
　　添加In元素后，Sn-1.0Ag-0.5Cu-xIn合金的熔點(diǎn)隨著In含量的增加而逐漸降低。當(dāng)In的添加量為4.0%時，其合金的鋪展面積最大，但釬料的抗氧化性能逐漸下降。In的添加，細(xì)化了 Sn-1.0Ag-0.5Cu釬料合金的組織。當(dāng) In的添加量超過2.0%時，Sn-1.0Ag-0.5Cu-xIn合

5、金在高溫時效后基體中出現(xiàn)大量的塊狀I(lǐng)MC。回流后的BGA焊點(diǎn)中Sn-1.0Ag-0.5Cu-xIn/Cu界面IMC的形貌與厚度變化不大，In參與了界面金屬間化合物的形成，IMC成分為 Cu6(Sn,In)5。在等溫時效的過程中，IMC的厚度逐漸增加，In的添加抑制了界面IMC的生長，阻礙了Cu6(Sn,In)5向Cu3(Sn,In)轉(zhuǎn)變。其中，當(dāng)In的添加量為2.0%時，對界面IMC生長的抑制作用最為明顯。力學(xué)性能方面，隨著In含量的增