銅單晶體-無鉛焊料的界面組織與性能.pdf

1、本實驗選取典型的無鉛焊料與銅單晶體進行熱熔焊，通過對部分無鉛焊料/Cu單晶體樣品進行固定溫度下的時效，分析了無鉛焊料/Cu單晶體界面微觀組織和形貌的演化。進一步通過拉伸及應變疲勞實驗，研究無鉛焊料/銅單晶體時效前后的拉伸性能及疲勞性能，總結出裂紋萌生位置和擴展路徑，研究了時效對無鉛焊料/Cu單晶體連接界面變形和斷裂方式的影響。 時效處理后，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效時間的增加而增加，界面形貌也隨著時效時間的增加趨于平整。 由力學實驗測得的數據可知，焊接樣品的力學性能隨著時效時間的增加而降低，Sn-Ag焊料焊接而成的樣品具有最好的力學性能，Sn-Cu焊料次之，Sn-Zn焊料的力學性能最差。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生，微觀上裂紋有3種擴展路徑，即：對于原始態(tài)時不規(guī)則的界面形貌，裂紋在突出的化合物根部產生，然后向四周焊料內發(fā)展，并表現出典型的韌性斷裂；時效后長成平面化合物層，沿著平整的IMC/焊料界面擴展；在經過長時間時效處理后，在過厚的IMC層中水平擴展，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