SAC305-Cu微焊點(diǎn)界面顯微組織變化研究.pdf

1、隨著電子封裝技術(shù)及封裝材料的發(fā)展，Sn-Ag-Cu系合金因其較低的熔點(diǎn)及較高的可靠性能等特點(diǎn)，目前已被公認(rèn)為傳統(tǒng)釬料的最佳替代品并取得了實(shí)際應(yīng)用。為了滿足電子產(chǎn)品微型化的需求，電子封裝中用于連接芯片和基板的焊球尺寸也不斷縮小。因此，在長(zhǎng)期服役過(guò)程中，由于焊點(diǎn)尺寸變小及焊點(diǎn)老化而引起的元器件可靠性問題成為該領(lǐng)域研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　本論文研究焊點(diǎn)尺寸、等溫時(shí)效及鎳鍍層對(duì)SAC305/Cu微焊點(diǎn)界面間化合物演變及鎳鍍層消耗速率的影

2、響。實(shí)驗(yàn)選用Sn-3.0Ag-0.5Cu釬料球，直徑分別為200μm、300μm、400μm、500μm，分別在銅盤和鍍鎳銅盤上進(jìn)行焊接，然后在100℃、130℃、160℃下分別時(shí)效0h、72h、144h、216h、360h后進(jìn)行分析。
　　研究結(jié)果表明:SAC305/Cu焊點(diǎn)界面IMC呈現(xiàn)較明顯的尺寸效應(yīng)，小尺寸焊點(diǎn)界面凹凸不平，化合物形貌為橢球形，晶粒尺寸較大且比較稀疏;隨著焊點(diǎn)尺寸的增加，化合物晶粒尺寸明顯變小，界面IMC層

3、變的平整均勻。焊點(diǎn)尺寸越大，界面IMC層厚度越薄;界面IMC的生長(zhǎng)速率也越小。
　　時(shí)效溫度對(duì)SAC305/Cu微焊點(diǎn)界面IMC影響的研究結(jié)果表明，隨著時(shí)效溫度的升高，界面IMC層厚度及生長(zhǎng)速率均不斷增大。時(shí)效時(shí)間越長(zhǎng)，界面化合物層厚度越大，在回流焊后至?xí)r效72h，界面IMC層厚度增長(zhǎng)的最快，界面IMC生長(zhǎng)速率先是急劇增大，之后逐漸趨于平緩。在三個(gè)時(shí)效溫度下，從回流焊后至?xí)r效216h，焊點(diǎn)界面IMC為Cu6Sn5化合物，當(dāng)時(shí)效時(shí)間

4、超過(guò)360h時(shí)，界面處有少量的Cu3Sn化合物生成。
　　鎳鍍層對(duì)SAC305/Cu焊點(diǎn)界面IMC影響顯著。釬料與鍍鎳銅盤反應(yīng)生成的界面IMC的類型主要為(Cu，Ni)6Sn5化合物，時(shí)效一段時(shí)間以后，有一層較薄的(Cu，Ni)3Sn和少量的Ag3Sn化合物生成。界面IMC形貌由原來(lái)的致密平整變的凹凸不平，成鋸齒狀。鎳鍍層對(duì)焊點(diǎn)界面IMC生長(zhǎng)有明顯的抑制作用，即降低界面IMC生長(zhǎng)速率，使IMC層厚度變薄。不論焊點(diǎn)大小，回流焊及時(shí)效