基于金屬間化合物層的Sn-9Zn釬料潤(rùn)濕性研究.pdf

1、隨著電子封裝領(lǐng)域無(wú)鉛化的發(fā)展，帶來(lái)了許多新的問(wèn)題，其中如何改善無(wú)鉛釬料潤(rùn)濕性是我們當(dāng)前面對(duì)的主要問(wèn)題之一。本文以改善Sn-9Zn釬料的潤(rùn)濕性為主要研究目標(biāo)，重點(diǎn)研究了Sn-9Zn釬料在表面具有一層Cu5Zn8金屬間化合物的銅基板上的潤(rùn)濕性及界面金屬間化合物生長(zhǎng)行為。通過(guò)對(duì)比研究不同釬焊工藝下Sn-9Zn在Cu5Zn8/Cu基板和Cu基板的潤(rùn)濕性以及Cu/Cu5Zn8/Sn-9Zn/Cu5Zn8/Cu和Cu/Sn-9Zn/Cu釬焊接頭的剪

2、切強(qiáng)度，證實(shí)了使用Cu5Zn8/Cu基板可以有效改善Sn-9Zn釬料潤(rùn)濕性，同時(shí)得出了Sn-9Zn釬料在Cu5Zn8/Cu基板上釬焊可選用的較佳工藝參數(shù)范圍。獲得的主要結(jié)論如下:
　　(1)通過(guò)在Cu基板表面制備一層Cu5Zn8金屬間化合物來(lái)提高Sn-9Zn釬料的潤(rùn)濕性是可行的。Sn-9Zn釬料在Cu5Zn8/Cu基板上的潤(rùn)濕性隨著釬焊時(shí)間的增加一直呈現(xiàn)增加趨勢(shì);Cu基板上的潤(rùn)濕性隨著釬焊時(shí)間的增加先增加后略微降低。整個(gè)釬焊工藝范

3、圍內(nèi)Sn-9Zn釬料球在Cu5Zn8/Cu基板上的潤(rùn)濕性均優(yōu)于普通Cu基板上的潤(rùn)濕性。
　　(2)Sn-9Zn釬料合金在Cu5Zn8/Cu基板和Cu基板上的界面金屬間化合物層厚度均隨著釬焊溫度和釬焊時(shí)間的增加而增加，且在Cu5Zn8/Cu基板上的界面金屬間化合物層厚度隨著釬焊時(shí)間和釬焊溫度的變化增加程度較Cu基板上的金屬間化合物層低。
　　(3)界面金屬間化合物層的形貌和厚度與潤(rùn)濕性存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。Sn-9Zn釬料在Cu

4、5Zn8/Cu基板上的潤(rùn)濕反應(yīng)可以看作惰性潤(rùn)濕，潤(rùn)濕性主要受界面IMC層粗糙度影響，Cu5Zn8/Cu基板上IMC層的Rrms/λa值在整個(gè)釬焊工藝內(nèi)的變化為0.316-0.998，Cu基板上IMC層的Rrms/λa值變化范圍為0.257-0.603，粗糙度越大，潤(rùn)濕性越好。
　　(4)Cu/Cu5Zn8/Sn-9Zn/Cu5Zn8/Cu和Cu/Sn-9Zn/Cu兩種釬焊接頭的剪切強(qiáng)度均隨著溫度的增加先增加后減小。低溫時(shí)，Cu/C

5、u5Zn8/Sn-9Zn/Cu5Zn8/Cu釬焊接頭的剪切強(qiáng)度小于Cu/Sn-9Zn/Cu釬焊接頭的剪切強(qiáng)度;高溫時(shí)，Cu/Cu5Zn8/Sn-9Zn/Cu5Zn8/Cu接頭的剪切強(qiáng)度更大。Cu/Cu5Zn8/Sn-9Zn/Cu5Zn8/Cu接頭剪切強(qiáng)度隨著釬焊時(shí)間的增加一直減小，而Cu/Sn-9Zn/Cu接頭的剪切強(qiáng)度隨著時(shí)間的增加先增加后減小，在釬焊時(shí)間為120s-300s時(shí)兩種接頭剪切強(qiáng)度基本相等。
　　(5)結(jié)合不同釬焊工