SAC305-Cu微焊點界面顯微組織變化研究.pdf

1、隨著電子封裝技術(shù)及封裝材料的發(fā)展，Sn-Ag-Cu系合金因其較低的熔點及較高的可靠性能等特點，目前已被公認(rèn)為傳統(tǒng)釬料的最佳替代品并取得了實際應(yīng)用。為了滿足電子產(chǎn)品微型化的需求，電子封裝中用于連接芯片和基板的焊球尺寸也不斷縮小。因此，在長期服役過程中，由于焊點尺寸變小及焊點老化而引起的元器件可靠性問題成為該領(lǐng)域研究人員關(guān)注的焦點。
　　本論文研究焊點尺寸、等溫時效及鎳鍍層對SAC305/Cu微焊點界面間化合物演變及鎳鍍層消耗速率的影

2、響。實驗選用Sn-3.0Ag-0.5Cu釬料球，直徑分別為200μm、300μm、400μm、500μm，分別在銅盤和鍍鎳銅盤上進行焊接，然后在100℃、130℃、160℃下分別時效0h、72h、144h、216h、360h后進行分析。
　　研究結(jié)果表明:SAC305/Cu焊點界面IMC呈現(xiàn)較明顯的尺寸效應(yīng)，小尺寸焊點界面凹凸不平，化合物形貌為橢球形，晶粒尺寸較大且比較稀疏;隨著焊點尺寸的增加，化合物晶粒尺寸明顯變小，界面IMC層

3、變的平整均勻。焊點尺寸越大，界面IMC層厚度越薄;界面IMC的生長速率也越小。
　　時效溫度對SAC305/Cu微焊點界面IMC影響的研究結(jié)果表明，隨著時效溫度的升高，界面IMC層厚度及生長速率均不斷增大。時效時間越長，界面化合物層厚度越大，在回流焊后至?xí)r效72h，界面IMC層厚度增長的最快，界面IMC生長速率先是急劇增大，之后逐漸趨于平緩。在三個時效溫度下，從回流焊后至?xí)r效216h，焊點界面IMC為Cu6Sn5化合物，當(dāng)時效時間

4、超過360h時，界面處有少量的Cu3Sn化合物生成。
　　鎳鍍層對SAC305/Cu焊點界面IMC影響顯著。釬料與鍍鎳銅盤反應(yīng)生成的界面IMC的類型主要為(Cu，Ni)6Sn5化合物，時效一段時間以后，有一層較薄的(Cu，Ni)3Sn和少量的Ag3Sn化合物生成。界面IMC形貌由原來的致密平整變的凹凸不平，成鋸齒狀。鎳鍍層對焊點界面IMC生長有明顯的抑制作用，即降低界面IMC生長速率，使IMC層厚度變薄。不論焊點大小，回流焊及時效