RE對低銀SnAgCu焊點(diǎn)蠕變及時效特性的影響.pdf

1、隨著表面組裝技術(shù)（SMT）的迅速發(fā)展及微連接無鉛化進(jìn)程的加快，焊點(diǎn)的可靠性已成為該領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。SnAgCu系釬料合金是SnPb釬料最有潛力的替代品之一。蠕變及時效特性作為表征微連接焊點(diǎn)可靠性的重要方面已受到普遍關(guān)注，低銀SnAgCuRE釬料合金釬焊焊點(diǎn)的相關(guān)研究卻鮮見文獻(xiàn)報道，已成為實(shí)際應(yīng)用中亟待解決的關(guān)鍵問題。開展相關(guān)方面的研究對新型無鉛釬料的研制及提高電子產(chǎn)品的質(zhì)量有十分重要的意義。 本文采用真空熔煉方法制備低銀SnAg

2、CuRE系釬料合金，以商用Sn3.8Ag0.7Cu釬料合金為參照系，研究了RE添加量和環(huán)境條件對Sn2.5Ag0.7Cu釬焊焊點(diǎn)蠕變特性的影響，優(yōu)選RE最佳添加量。在此基礎(chǔ)上，以Sn2.5Ag0.7Cu和Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE釬料合金釬焊焊點(diǎn)為研究對象，以剪切強(qiáng)度為考核指標(biāo)，研究了油介質(zhì)時效過程中焊點(diǎn)界面區(qū)金屬間化合物的生長動力學(xué)及時效溫度對界面區(qū)金屬間化合物的影響。并同時分析了RE在蠕變和時效過程中的吸附作用，探討了界面區(qū)

3、金屬間化合物的厚度對焊點(diǎn)斷裂機(jī)制的影響。 蠕變試驗(yàn)結(jié)果表明：添加微量富Ce的混合RE通過改變低銀SnAgCu釬料合金釬焊焊點(diǎn)界面區(qū)金屬間化合物（IMC）的尺寸及形態(tài)而影響其焊點(diǎn)的可靠性。當(dāng)Sn2.5Ag0.7Cu合金中RE添加量為0.1wt%時，焊點(diǎn)的蠕變斷裂壽命最長，為5760min.，較未添加RE時蠕變斷裂壽命（804min.）明顯提高；其值也明顯高于商用Sn3.8Ag0.7Cu的蠕變斷裂壽命（1116min.）；添加RE后

4、焊點(diǎn)蠕變裂紋萌生在釬料合金內(nèi)部，斷口為沿晶斷裂，局部伴有少量“山峰”花樣穿晶斷裂特征，而未添加RE時裂紋萌生在界面區(qū)的金屬間化合物內(nèi)，斷口為沿晶斷裂特征。當(dāng)RE添加量達(dá)0.5wt%時，釬料合金中形成了花瓣?duì)畹腞E化合物阻礙液態(tài)時釬料合金的鋪展而形成缺陷，其斷裂方式為沿晶斷裂。 界面區(qū)Cu6Sn5的厚度是影響焊點(diǎn)可靠性的關(guān)鍵因素，添加微量RE能抑制其生長，可顯著提高焊點(diǎn)的可靠性。時效試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著時效時間的延長和時效溫度的升高

5、，Sn2.5Ag0.7Cu、Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE釬料合金焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度明顯下降；焊點(diǎn)界面區(qū)的金屬間化合物在時效過程中的生長動力學(xué)曲線呈拋物線規(guī)律；添加微量RE元素的SnAgCuRE釬料合金釬焊焊點(diǎn)界面區(qū)的Cu6Sn5和Cu3Sn金屬間化合物生長速率常數(shù)分別減少為SnAgCu的79.3%和82.8%，即添加微量的RE能阻礙界面區(qū)IMC的生長，提高焊點(diǎn)的可靠性；當(dāng)焊點(diǎn)界面區(qū)Cu6Sn5金屬間化合物厚度大于4μm時，其剪切強(qiáng)度明