Sn-18Bi-xCu無鉛釬料性能及其焊點界面行為研究.pdf

1、在世界范圍內(nèi)，傳統(tǒng)的Sn-Pb釬料由于其對健康和環(huán)境的不利影響已逐漸被新型無鉛釬料所取代。工業(yè)生產(chǎn)中需求的是成本低、質(zhì)量高的無鉛釬料，Sn-Bi系釬料作為一種低熔點釬料在低溫封裝領域有著廣闊的應用前景和市場價值。但是Bi性質(zhì)脆弱，使得 Sn-Bi系釬料表現(xiàn)出脆性大、塑性差的特點，影響焊接接頭性能。同時，界面金屬間化合物（IMC）的過度生長也會嚴重縮短微電子產(chǎn)品的使用壽命。
　　采用合金化的方法，在Sn-18Bi釬料中添加第三組元C

2、u制備新型Sn-18Bi-xCu低溫無鉛釬料（Sn-18Bi，Sn-18Bi-0.3Cu，Sn-18Bi-0.5Cu，Sn-18Bi-1.0Cu）。重點探究了母材成分為Cu時焊點界面的微觀組織、界面IMC的生長、焊點的抗剪強度、斷裂面微觀組織，探究Cu的添加對焊點長期穩(wěn)定性的影響機理。研究表明：添加Cu能夠細化富Bi相，富Bi相以細小彌散的形式存在于釬料基體中，降低釬料合金的熔化溫度。Sn-18Bi-xCu釬料的潤濕性變差主要表現(xiàn)在鋪展

3、面積隨著 Cu含量的增大而逐漸變小。對于合金本身，添加 Cu能夠提高合金的抗拉強度，這主要是由于在合金基體中棒狀Cu6Sn5金屬間化合物起到的釘扎強化作用。釬料中Cu含量越高焊點的抗剪強度越大，在等溫時效過程中，強度值不斷降低。對于Sn-18Bi-xCu/Cu焊點時效一段時間后發(fā)現(xiàn)， Sn-18Bi-1.0Cu/Cu界面 IMC的生長激活能最大，因此在同等條件下其焊點界面 IMC層最薄。
　　在此基礎上繼續(xù)研究了在紫銅表面化學鍍N

4、i-P以及在紫銅表面電鍍Co-P這兩種不同的母材與優(yōu)化后所選釬料（Sn-18Bi-0.5Cu）的界面反應。Sn-18Bi-0.5Cu/Ni-P焊點240℃下進行不同時間的等溫液態(tài)時效試驗。初次回流后，在界面處反應生成(Cu, Ni)6Sn5，隨著時效時間的延長，在(Cu, Ni)6Sn5與釬料間會不斷反應生成(Ni, Cu)3Sn4。
　　Sn-18Bi-0.5Cu/Co-P焊點240℃下進行不同時間的等溫液態(tài)時效試驗。隨著時效時