Sn-18Bi-xCu無鉛釬料性能及其焊點界面行為研究.pdf

1、在世界范圍內(nèi)，傳統(tǒng)的Sn-Pb釬料由于其對健康和環(huán)境的不利影響已逐漸被新型無鉛釬料所取代。工業(yè)生產(chǎn)中需求的是成本低、質(zhì)量高的無鉛釬料，Sn-Bi系釬料作為一種低熔點釬料在低溫封裝領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景和市場價值。但是Bi性質(zhì)脆弱，使得 Sn-Bi系釬料表現(xiàn)出脆性大、塑性差的特點，影響焊接接頭性能。同時，界面金屬間化合物（IMC）的過度生長也會嚴重縮短微電子產(chǎn)品的使用壽命。
　　采用合金化的方法，在Sn-18Bi釬料中添加第三組元C

2、u制備新型Sn-18Bi-xCu低溫無鉛釬料（Sn-18Bi，Sn-18Bi-0.3Cu，Sn-18Bi-0.5Cu，Sn-18Bi-1.0Cu）。重點探究了母材成分為Cu時焊點界面的微觀組織、界面IMC的生長、焊點的抗剪強度、斷裂面微觀組織，探究Cu的添加對焊點長期穩(wěn)定性的影響機理。研究表明：添加Cu能夠細化富Bi相，富Bi相以細小彌散的形式存在于釬料基體中，降低釬料合金的熔化溫度。Sn-18Bi-xCu釬料的潤濕性變差主要表現(xiàn)在鋪展

3、面積隨著 Cu含量的增大而逐漸變小。對于合金本身，添加 Cu能夠提高合金的抗拉強度，這主要是由于在合金基體中棒狀Cu6Sn5金屬間化合物起到的釘扎強化作用。釬料中Cu含量越高焊點的抗剪強度越大，在等溫時效過程中，強度值不斷降低。對于Sn-18Bi-xCu/Cu焊點時效一段時間后發(fā)現(xiàn)， Sn-18Bi-1.0Cu/Cu界面 IMC的生長激活能最大，因此在同等條件下其焊點界面 IMC層最薄。
　　在此基礎(chǔ)上繼續(xù)研究了在紫銅表面化學(xué)鍍N

4、i-P以及在紫銅表面電鍍Co-P這兩種不同的母材與優(yōu)化后所選釬料（Sn-18Bi-0.5Cu）的界面反應(yīng)。Sn-18Bi-0.5Cu/Ni-P焊點240℃下進行不同時間的等溫液態(tài)時效試驗。初次回流后，在界面處反應(yīng)生成(Cu, Ni)6Sn5，隨著時效時間的延長，在(Cu, Ni)6Sn5與釬料間會不斷反應(yīng)生成(Ni, Cu)3Sn4。
　　Sn-18Bi-0.5Cu/Co-P焊點240℃下進行不同時間的等溫液態(tài)時效試驗。隨著時效時