SnAgCu-Cu界面金屬間化合物長大規(guī)律.pdf

1、由于鉛及含鉛化合物對人體和壞境的危害和立法的需要，釬料無鉛化已成為電子封裝連接材料的發(fā)展趨勢。目前開發(fā)的無鉛釬料成分大多數(shù)以Sn為基，另外添加一些無毒元素如Ag，Zn，Cu，Bi，In等作為合金化的元素。而在無鉛釬料的應(yīng)用過程中出現(xiàn)了許多的問題，其中一個典型的問題就是由于Sn基無鉛釬料含Sn量高(含Sn90％以上)，釬料中的Sn與Cu基板快速反應(yīng)生成過厚的界面Cu-Sn金屬間化合物(IMC)。而過厚的Cu-Sn界面IMC會降低釬焊后電子

2、產(chǎn)品釬焊接頭的力學和熱疲勞性能，降低產(chǎn)品的使用壽命。因此研究IMC的生長規(guī)律和如何降低界面IMC的生長速度就顯得非常必要。 研究表明，在釬焊過程中，在很短的時間內(nèi)，釬料/Cu界面處就形成一薄層金屬間化合物。隨著釬焊時間的延長，這層IMC厚度不斷增加。在最初的約90s內(nèi)，其生長受晶界擴散的控制，生長速度較快。隨著IMC厚度的增加，其生長逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槭荏w擴散控制，生長速度變慢。 分別對接頭在125℃、150℃、1175℃下進行

3、了400h時效試驗，IMC在固相下的生長也主要是擴散機制控制。在較高溫度(150℃和175℃)時效下發(fā)現(xiàn)了IMC層靠近Cu一側(cè)出現(xiàn)了Cu<,3>Sn層，而在125℃時效條件下未出現(xiàn)Cu<,3>Sn層。經(jīng)過擬合，得到固相下IMC擴散激活能為81kJ/mol。 在溫度循環(huán)試驗中，發(fā)現(xiàn)低強度溫度循環(huán)(-25～125℃)下IMC的生長慢于高強度溫度循環(huán)(-40～125℃)。這主要是由于溫度沖擊對界面IMC的微觀形貌影響造成的。而與時效試