Al、In對Sn-Ag-Zn焊料組織形成的影響及連接界面的研究.pdf

1、可靠性是現代電子封裝技術面臨的最大難題，發(fā)展?jié)M足實際使用要求的自適應無鉛焊料已成為當務之急。通過進一步添加其他組元、控制連接界面上金屬間化合物的形貌及類型，已成為高性能無鉛焊料開發(fā)和提高焊點可靠性的重要途徑。這里選擇可能析出具有形狀記憶性能的AgZn相的Sn-3.7％Ag-0.9％Zn焊料合金為基本體系，通過添加第四組元，期望進一步促進AgZn相的析出，改善焊料性能，并對Sn-Ag-Zn/Cu的連接界面進行了初步研究。 首先系統

2、研究了Al和In的加入對平衡與水冷Sn-Ag-Zn焊料組織形成過程的影響。研究結果表明：Al和In的加入顯著影響焊料組織形貌，其中Al的加入促進金屬問化合物Ag2Al的形成，抑制AgZn相的析出；In的加入對焊料組織的影響與冷卻速度有關，較低冷速下不會改變焊料的相組成，只改變焊料組織形貌，且條狀混合組織(由Ag3Sn和AgZn構成)的生成歸因于Ag3Sn和AgZn相對In原子的吸附作用，較高冷速下組織中只有Ag3Sn金屬間化合物，抑制了

3、AgZn相的析出。 其次，通過高溫時效來模擬上述焊料在服役過程中的組織演化。對于平衡焊料，高溫時效不會改變它們的相組成，但可以促進組織中未充分長大的金屬間化合物繼續(xù)長大，并最終使組織細化；對于水冷焊料，高溫時效對含Al焊料的影響同平衡焊料一樣，也是促進金屬間化合物長大及細化組織，而在含In焊料中，高溫時效消除了In對AgZn相的抑制作用，AgZn相在時效過程中再次析出，同時Ag3Sn相繼續(xù)長大，其對含In焊料組織的細化作用主要體

4、現在粗大β-Sn相枝晶的變小，甚至消失。 最后，對不同保溫時間Sn-3.7％Ag-0.9％Zn/Cu的連接界面作了初步的研究。連接界面的形成分為三個階段：反應初期生成的是Cu5Zn8層；隨著保溫時間的延長進入反應中期，不穩(wěn)定的Cu5Zn8層從底部開始分解形成Cu6Sn5層，這一階段受Sn在Cu5Zn8層中的擴散控制；反應末期Cu6Sn5層己完全取代Cu5Zn8層，并繼續(xù)長大，這一過程受Sn原子在Cu6Sn5層中的擴散控制的(連接