Sn基多組元高溫?zé)o鉛焊接材料的設(shè)計及性能研究.pdf

1、在半導(dǎo)體分段封裝工藝中，目前使用的高溫焊接材料是含鉛的Sn-95Pb(wt.％)焊接材料和無鉛的Sn-80Au(wt.％)焊接材料。但這兩類焊接材料的應(yīng)用因環(huán)境因素和成本問題而受到很大限制。同時，目前的研究方法多是以“炒菜式”的單純實驗嘗試法來摸索最佳的合金成分，這不僅消耗了大量的人力和物力，且研發(fā)效率低，研發(fā)周期長。 本研究基于此背景，借助無鉛焊接材料設(shè)計系統(tǒng)(ADMIS)，并結(jié)合CALPHAD方法，進(jìn)行了高溫?zé)o鉛焊接材料的設(shè)

2、計。利用DSC實驗測定及其它研究手段，針對焊接材料的熔點及相關(guān)物理化學(xué)性能進(jìn)行了測試分析，研發(fā)出符合高熔點要求(300℃附近)的Sn基多組元高溫?zé)o鉛焊接材料Sn-Sb-Cu系列和Sn-Ag-Au系焊接材料合金，并對焊接材料與Cu基板之間的界面反應(yīng)進(jìn)行了討論。其主要研究內(nèi)容如下： (1)通過相圖計算并結(jié)合DSC實驗測定，設(shè)計得到符合高溫?zé)o鉛焊接材料熔點要求的Sn-Sb-Cu系列合金和Sn-Ag-Au系合金，其最佳成分配比為Sn-3

3、0Sb-13Cu-11Ag(wt.％)和Sn-10Ag-40Au(wt.％)，熔化溫度范圍是298.7℃～321.8℃和295.8℃～324.8℃。 (2) Ag元素的加入不僅降低Sn-Sb-Cu三元系合金的固相線溫度，還提高了合金的潤濕性。當(dāng)摻雜0.3wt.％微量稀土元素Ce后，合金的潤濕性和導(dǎo)電性達(dá)到最佳。另外，該合金在高溫下的表面抗氧化性能優(yōu)異。 (3) Sn-Ag-Au系合金在有氧和無氧環(huán)境下與Cu基板之間的鋪展