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随着微电子产品不断向小型化、便携化和高性能方向发展,焊点尺寸在减小,其所承载的力学、电学和热力学负荷却越来越重。Sn-Zn系无铅钎料具有熔点低,价格低廉,无毒性等特点,是最有潜力的无铅钎料之一。本文依据电子行业无铅钎料的发展需要和对力学性能的要求,开展焊点尺寸变化对Sn-9Zn无铅钎料界面可靠性和Sn-9Zn钎料力学性能的研究,对无铅钎料的进一步开发与实用价值是十分有益的。本文采用Sn-9Zn焊料,研究时效和多次回流焊条件下三种BGA球尺寸(1000m,700m,500m)Sn-9Zn/Cu焊点的界面反应和微观组织变化。用纳米压痕法测定了Sn-9Zn/Cu焊点力学性能参量——弹性模量和蠕变应力指数等。时效试验的研究结果表明:焊点尺寸对Sn-9Zn/Cu焊点界面化合物的类型和厚度影响较大。焊点直径从1000m到500m变化时,使钎焊界面处金属间化合物由Cu5Zn8变为Cu5Zn8和CuZn化合物;IMC形貌由扁平状变为断续的条状;焊点尺寸的减小对IMC厚度增长有明显的约束作用。多次回流焊研究表明,焊点尺寸对多次回流焊后界面IMC类型没发现影响,多次回流焊使焊点内部均发生明显的组织粗化,IMC形状由平直状逐渐过渡为体钎料一侧界面化合物凹凸不平。纳米压痕试验结果表明:Sn-9Zn/Cu焊点中体钎料的压痕硬度和弹性模量分为0.189±0.017GPa和17.287±0.852GPa;金属间化合物Cu5Zn8的压痕硬度和弹性模量分为5.031±0.234GPa和104.100±0.954GPa。此外,基于压痕做功概念计算得到了描述材料蠕变行为的重要参量蠕变应力指数n,体钎料的蠕变应力指数n约为5.128。