一種功率器件封裝釬料的設(shè)計(jì)及性能分析.pdf

1、隨著電子產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，第三代半導(dǎo)體開始被廣泛應(yīng)用在高溫電子封裝中，為此急需開發(fā)耐高溫高強(qiáng)度的新型錫基釬料。本文的主要研究內(nèi)容分為兩個(gè)方面:一是Sn-Sb基無鉛釬料成分的設(shè)計(jì)。采用正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)選出最佳的Sn-Sb基合金成分。同時(shí)分析了SnSbCuNiAg/Cu焊接性及焊接工藝。二是納米銅顆粒對(duì)錫基無鉛釬料的改性方法研究，為進(jìn)一步提高Sn-Sb基合金的綜合性能提供理論依據(jù)。
　　通過大量的試驗(yàn)，研究了合金元素對(duì)Sn-Sb基釬料熔

2、化特性的影響。以熔化溫度、潤濕性以及導(dǎo)熱率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)Sn-Sb基釬料成分進(jìn)行初選和優(yōu)選。Sn-Sb合金中添加不同含量的Ag、Cu、Ni元素以及高熔點(diǎn)的中間合金，其熔化溫度均在221-242℃范圍內(nèi)。采用正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)，優(yōu)選出三種Sn-Sb基釬料分別為Sn-5 Sb-0.5 Cu-0.1Ni-0.1Ag、Sn-5 Sb-1Cu-0.1Ni-0.1Ag和Sn-5 Sb-0.5Cu-0.1Ni-0.5Ag。
　　分析了三種SnSbCu

3、NiAg/Cu焊點(diǎn)的微觀組織及力學(xué)性能。280℃釬焊10 s至90 s時(shí)，焊點(diǎn)界面IMC層不斷增厚。當(dāng)Cu和Ag含量的增加，界面IMC的生長指數(shù)有所改變。在280℃釬焊30s時(shí)，三種焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度均達(dá)到最大。其中Sn-5Sb-0.5Cu-0.1Ni-0.5Ag的剪切強(qiáng)度最高，比SAC305的強(qiáng)度高36.4％。280℃釬焊10s至90 s時(shí)，Sn-5 Sb-0.5Cu-0.1Ni-0.1Ag/Cu焊點(diǎn)的斷裂方式由韌性斷裂逐漸過渡為韌脆混合

4、斷裂。三種Sn-Sb基釬料的硬度均高于SAC305。
　　為細(xì)化釬料的微觀組織，進(jìn)一步提高焊點(diǎn)的力學(xué)性能，研究了納米銅顆粒對(duì)錫基焊膏的改性方法。添加0.1-1.0 wt％的納米Cu顆粒對(duì)釬料的熔點(diǎn)影響不大。納米Cu顆粒的添加細(xì)化了體釬料的微觀組織。熱時(shí)效前后，添加0.1-1.0 wt％的納米Cu顆粒抑制了界面IMC的生長。當(dāng)添加1.0 wt％納米Cu顆粒后，界面IMC的晶粒尺寸有所增加。納米Cu顆粒的添加使焊點(diǎn)體釬料的顯微硬度提高