微量元素對(duì)SnAgCu無(wú)鉛釬料性能和顯微組織的影響.pdf

1、隨著電子元件的多層化、片式化、集成化和多功能化的發(fā)展，作為電氣和機(jī)械連接的焊點(diǎn)，承載著更大的電流密度和熱儲(chǔ)存量，進(jìn)一步提高焊點(diǎn)的可靠性顯得尤為重要。SnAgCu釬料作為電子封裝行業(yè)中的主流無(wú)鉛合金，近年來(lái)得到了更多的關(guān)注。釬料添加微量元素，是改善釬料工藝性能和使用性能的重要方法。本文首先研究了微量元素對(duì)Sn3.0Ag0.5Cu釬料合金工藝性能、力學(xué)性能和顯微組織的影響。其次，確定了Ag含量對(duì)SnAgCu合金組織和性能的影響，開(kāi)發(fā)出了高性

2、價(jià)比的低Ag無(wú)鉛釬料。最后，探討了影響焊點(diǎn)可靠性的結(jié)晶裂紋問(wèn)題。 試驗(yàn)研究表明，在Sn3.0Ag0.5Cu合金中添加單一的微量Ni、P或Ce元素對(duì)合金的熔化溫度沒(méi)有明顯的影響，能夠保證合金優(yōu)良的釬焊溫度要求。Ni和Ce元素的添加對(duì)高溫時(shí)效引起的接頭剪切強(qiáng)度的下降有良好的抑制作用，P元素的添加對(duì)合金的潤(rùn)濕性能和抗氧化性能有很好的改善，但Ce元素的添加卻惡化了合金的抗氧化性能。同時(shí)添加0.1wt％Ni、0.001wt％P以及0.05

3、wt％Ce元素后，Sn3.0Ag0.5Cu合金的潤(rùn)濕性能、抗氧化性能以及時(shí)效前后接頭的剪切強(qiáng)度都有所改善。 簡(jiǎn)單地降低SnAgCu合金中Ag含量，會(huì)降低合金的成本，但會(huì)影響釬料合金的性能。釬料的熔化溫度有所升高，潤(rùn)濕性能以及時(shí)效前、后接頭剪切強(qiáng)度均有所下降。在含Ag量低的SnAgCu合金中添加微量Ni、P和Ce元素后，在一定程度上可以抑制低Ag釬料合金性能的下降。考慮合金成本及釬料的綜合性能，Sn1.0Ag0.7CuX釬料性能最

4、佳，Sn0.7Ag0.7Cu合金也有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研究的價(jià)值。 PCB板上Sn3.0Ag0.5Cu釬料微小焊點(diǎn)上可能存在結(jié)晶裂紋，開(kāi)發(fā)的試驗(yàn)方法II能很好地實(shí)現(xiàn)無(wú)鉛釬料結(jié)晶裂紋的重現(xiàn)。采用測(cè)量試樣平均裂紋總長(zhǎng)度的方法，可以定量地評(píng)價(jià)無(wú)鉛釬料結(jié)晶裂紋的敏感傾向。試驗(yàn)表明，添加微量Ni和Ce元素對(duì)Sn3.0Ag0.5Cu合金的結(jié)晶裂紋有比較明顯的抑制作用，尤其N(xiāo)i元素的作用更為明顯；而添加P元素卻加劇了結(jié)晶裂紋的形成，不利于提高合金焊點(diǎn)