Cu含量對SnAgCu釬料合金顯微組織和力學性能的影響.pdf

1、微電子封裝中，釬料合金和基板材料的選擇會對接頭的顯微組織產生影響，而釬焊接頭的顯微組織是決定其可靠性的關鍵因素。通過調整釬料合金得到更好的顯微組織，對提高接頭可靠性有十分重要的意義。本文研究了Cu含量對SnAgCu合金釬料Cu基板及鍍Ni基板釬焊接頭顯微組織和力學性能的影響，分析了SnAgCu合金釬料與鍍Ni基板的界面反應以及界面處的Cu-Ni-Sn三元金屬間化合物的成分、形貌，對提高SnAgCu合金與鍍Ni基板釬焊接頭可靠性提供了可借

2、鑒的理論和實驗依據。 Cu含量對SnAgCu合金釬料Cu基板釬焊接頭的顯微組織及其在等溫時效過程的演變影響不大。但是過高的Cu含量會降低釬焊接頭的力學性能，并造成等溫時效過程中釬焊接頭力學性能的快速下降，這是由于釬料基體中有大塊Cu6Sn5金屬間化合物生成。 Cu含量對SnAgCu合金釬料鍍Ni基板釬焊接頭的顯微組織有很大影響，并在界面反應中起主導作用。當Cu含量沒有超過釬焊狀態(tài)下Cu在Sn中的溶解度時，界面反應以Ni-

3、Sn反應為主導，釬料中的Cu元素與Ni3Sn4中的Ni元素發(fā)生置換，界面處生成(NixCu1-x)3Sn4金屬間化合物，并且部分(NixCu1－x)3Sn4向釬料基體中分離。當Cu含量超過釬焊狀態(tài)下Cu在Sn中的溶解度時，界面反應會優(yōu)先發(fā)生在Cu-Sn之間，然后再發(fā)生Ni-Sn之間的反應，界面反應過程中，Ni元素與Cu6Sn5中的Cu元素發(fā)生置換，Cu元素與Ni3Sn4中的Ni元素發(fā)生置換，最終界面處生成(CuxNi1-x)6Sn5金屬

4、間化合物，釬料基體一側為之后生成的(NixCu1-x)3Sn4金屬間化合物。當釬料中Cu的含量超過一定值，既在釬焊過程中，Cu含量處于過飽和狀態(tài)，界面反應始終為Cu-Sn之間的反應，界面處只有(CuxNi1-x)6Sn5金屬間化合物生成。 提高SnAgCu合金釬料中Cu元素的含量，可以改善其與鍍Ni基板釬焊接頭的顯微組織，減少焊后及等溫時效中鍍Ni層的消耗，降低富P層的厚度，從而提高釬焊接頭的力學性能。因此，在鍍Ni基板的釬焊中