SnAgCu-Cu界面金屬間化合物長(zhǎng)大規(guī)律.pdf

1、由于鉛及含鉛化合物對(duì)人體和壞境的危害和立法的需要，釬料無(wú)鉛化已成為電子封裝連接材料的發(fā)展趨勢(shì)。目前開(kāi)發(fā)的無(wú)鉛釬料成分大多數(shù)以Sn為基，另外添加一些無(wú)毒元素如Ag，Zn，Cu，Bi，In等作為合金化的元素。而在無(wú)鉛釬料的應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了許多的問(wèn)題，其中一個(gè)典型的問(wèn)題就是由于Sn基無(wú)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(guò)厚的界面Cu-Sn金屬間化合物(IMC)。而過(guò)厚的Cu-Sn界面IMC會(huì)降低釬焊后電子

2、產(chǎn)品釬焊接頭的力學(xué)和熱疲勞性能，降低產(chǎn)品的使用壽命。因此研究IMC的生長(zhǎng)規(guī)律和如何降低界面IMC的生長(zhǎng)速度就顯得非常必要。 研究表明，在釬焊過(guò)程中，在很短的時(shí)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(shí)間的延長(zhǎng)，這層IMC厚度不斷增加。在最初的約90s內(nèi)，其生長(zhǎng)受晶界擴(kuò)散的控制，生長(zhǎng)速度較快。隨著IMC厚度的增加，其生長(zhǎng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槭荏w擴(kuò)散控制，生長(zhǎng)速度變慢。 分別對(duì)接頭在125℃、150℃、1175℃下進(jìn)行

3、了400h時(shí)效試驗(yàn)，IMC在固相下的生長(zhǎng)也主要是擴(kuò)散機(jī)制控制。在較高溫度(150℃和175℃)時(shí)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(shí)效條件下未出現(xiàn)Cu<,3>Sn層。經(jīng)過(guò)擬合，得到固相下IMC擴(kuò)散激活能為81kJ/mol。 在溫度循環(huán)試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)低強(qiáng)度溫度循環(huán)(-25～125℃)下IMC的生長(zhǎng)慢于高強(qiáng)度溫度循環(huán)(-40～125℃)。這主要是由于溫度沖擊對(duì)界面IMC的微觀(guān)形貌影響造成的。而與時(shí)效試