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1、表面鍍金焊盤的器件(微電子、光電子及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等)采用激光重熔封裝時(shí),Au-Sn金屬間化合物(IMC)的生長(zhǎng)和演變是影響封裝器件可靠性的的關(guān)鍵因素,故研究合金元素對(duì)Au-Sn金屬間化合物生長(zhǎng)規(guī)律的影響并與含以達(dá)到控制其生長(zhǎng)的目的具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
本文對(duì)含不同合金元素的Sn基釬料/Au激光重熔焊點(diǎn)界面在老化過(guò)程中組織的演變規(guī)律進(jìn)行了分析,比較了不同合金元素以及其添加量對(duì)Au-Sn IMC生長(zhǎng)速度的影響,并對(duì)焊點(diǎn)界
2、面各層Au-Sn IMC的厚度比率隨老化時(shí)間的變化規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
對(duì)老化過(guò)程中各種焊點(diǎn)界面組織分析表明,Au和純Sn以及向Sn中添加Pb,Bi,Ag,Cu,Sb的釬料的激光重熔焊點(diǎn)在老化后界面均生成AuSn,AuSn,AuSn24三層Au-Sn IMC,且其厚度均與老化時(shí)間的平方根成線性關(guān)系。
對(duì)含不同合金元素焊點(diǎn)中元素的擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算表明,添加 Pb,Bi,Sb后界面 Au-Sn IMC中元素的擴(kuò)散系數(shù)增大,
3、即這三種合金元素可促進(jìn)Au-Sn IMC的生長(zhǎng);而添加Ag,Cu后Au-Sn IMC中元素的擴(kuò)散系數(shù)減小,即這兩種合金元素可抑制Au-Sn IMC的生長(zhǎng)。
界面各層Au-Sn IMC的厚度比率隨老化時(shí)間的變化較復(fù)雜,但促進(jìn)Au-Sn IMC生長(zhǎng)的合金元素均可使AuSn4層的比率上升,而抑制Au-Sn IMC生長(zhǎng)的合金元素則使AuSn層的比率下降。4對(duì)Sn-xZn/Au界面組織隨老化時(shí)間的演變規(guī)律進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),添加合金元素Zn后
4、焊點(diǎn)界面Au-Sn IMC在老化過(guò)程中逐漸為Au-Zn IMC所取代,且IMC的總厚度在本文所研究的所有焊點(diǎn)中最小,即Zn對(duì)IMC生長(zhǎng)抑制效果最顯著。
通過(guò)納米壓痕試驗(yàn)得到Sn/Au,Sn-Ag/Au,Sn-Cu/Au和Sn-Zn/Au界面IMC的硬度和楊式模量值。各焊點(diǎn)界面的Au-Sn IMC中AuSn4的硬度和楊式模量值最小,而AuSn的最大。Ag23Sn的硬度和楊式模量均只比Sn/Au中AuSn4的略大,而Cu-Sn-A
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