论文部分内容阅读
由于铅及含铅化合物对人体和坏境的危害和立法的需要,钎料无铅化已成为电子封装连接材料的发展趋势。目前开发的无铅钎料成分大多数以Sn为基,另外添加一些无毒元素如Ag, Zn, Cu, Bi, In等作为合金化的元素。而在无铅钎料的应用过程中出现了许多的问题,其中一个典型的问题就是由于Sn基无铅钎料含Sn量高(含Sn90%以上),钎料中的Sn与Cu基板快速反应生成过厚的界面Cu-Sn金属间化合物(IMC)。而过厚的Cu-Sn界面IMC会降低钎焊后电子产品钎焊接头的力学和热疲劳性能,降低产品的使用寿命。因此研究IMC的生长规律和如何降低界面IMC的生长速度就显得非常必要。研究表明,在钎焊过程中,在很短的时间内,钎料/Cu界面处就形成一薄层金属间化合物。随着钎焊时间的延长,这层IMC厚度不断增加。在最初的约90s内,其生长受晶界扩散的控制,生长速度较快。随着IMC厚度的增加,其生长逐渐转变为受体扩散控制,生长速度变慢。分别对接头在125℃、150℃、175℃下进行了400h时效试验,IMC在固相下的生长也主要是扩散机制控制。在较高温度(150℃和175℃)时效下发现了IMC层靠近Cu一侧出现了Cu3Sn层,而在125℃时效条件下未出现Cu3Sn层。经过拟合,得到固相下IMC扩散激活能为81kJ/mol。在温度循环试验中,发现低强度温度循环(-25～125℃)下IMC的生长慢于高强度温度循环(-40～125℃)。这主要是由于温度冲击对界面IMC的微观形貌影响造成的。而与时效试验结果对比发现温度循环下界面IMC的生长较缓慢。