合金元素對Au-Sn金屬間化合物生長規(guī)律的影響研究.pdf

1、表面鍍金焊盤的器件(微電子、光電子及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等)采用激光重熔封裝時，Au-Sn金屬間化合物(IMC)的生長和演變是影響封裝器件可靠性的的關(guān)鍵因素，故研究合金元素對Au-Sn金屬間化合物生長規(guī)律的影響并與含以達(dá)到控制其生長的目的具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文對含不同合金元素的Sn基釬料/Au激光重熔焊點(diǎn)界面在老化過程中組織的演變規(guī)律進(jìn)行了分析，比較了不同合金元素以及其添加量對Au-Sn IMC生長速度的影響，并對焊點(diǎn)界

2、面各層Au-Sn IMC的厚度比率隨老化時間的變化規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　對老化過程中各種焊點(diǎn)界面組織分析表明，Au和純Sn以及向Sn中添加Pb，Bi，Ag，Cu，Sb的釬料的激光重熔焊點(diǎn)在老化后界面均生成AuSn，AuSn，AuSn24三層Au-Sn IMC，且其厚度均與老化時間的平方根成線性關(guān)系。
　　對含不同合金元素焊點(diǎn)中元素的擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算表明，添加 Pb，Bi，Sb后界面 Au-Sn IMC中元素的擴(kuò)散系數(shù)增大，

3、即這三種合金元素可促進(jìn)Au-Sn IMC的生長；而添加Ag，Cu后Au-Sn IMC中元素的擴(kuò)散系數(shù)減小，即這兩種合金元素可抑制Au-Sn IMC的生長。
　　界面各層Au-Sn IMC的厚度比率隨老化時間的變化較復(fù)雜，但促進(jìn)Au-Sn IMC生長的合金元素均可使AuSn4層的比率上升，而抑制Au-Sn IMC生長的合金元素則使AuSn層的比率下降。4對Sn-xZn/Au界面組織隨老化時間的演變規(guī)律進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，添加合金元素Zn后

4、焊點(diǎn)界面Au-Sn IMC在老化過程中逐漸為Au-Zn IMC所取代，且IMC的總厚度在本文所研究的所有焊點(diǎn)中最小，即Zn對IMC生長抑制效果最顯著。
　　通過納米壓痕試驗(yàn)得到Sn/Au，Sn-Ag/Au，Sn-Cu/Au和Sn-Zn/Au界面IMC的硬度和楊式模量值。各焊點(diǎn)界面的Au-Sn IMC中AuSn4的硬度和楊式模量值最小，而AuSn的最大。Ag23Sn的硬度和楊式模量均只比Sn/Au中AuSn4的略大，而Cu-Sn-A