导　　师： 卫国强

学科专业： H0503

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： Sn-3.0Ag-0.5Cu（SAC305）无铅钎料已在电子封装行业中广泛应用。但是当冷却缓慢时，SAC305焊点中Ag会以粗大板条状的Ag3Sn存在，致使焊点可靠性降低；而且高的Ag含量还会增加钎料成本。基于此，低银Sn-0.8Ag-0.5Cu-2.0Bi-0.05Ni（SACBN）无铅焊料得以开发。本文首先对比研究了炉冷、空冷、水冷三种冷却速度对SACBN和SAC305无铅钎料微观组织及力学性能的影响。结果发现，随着冷却速度的增加，两种钎料合金中初晶β-Sn晶粒尺寸不断减小。快的冷却速度使得两种钎料合金组织中初晶β-Sn相比例增加共晶相比例减少。冷却速度越快，钎料合金的显微硬度越高，其中SACBN无铅钎料的显微硬度要高于SAC305钎料。其次，本文对比研究了SACBN和SAC305无铅钎料在240、250、270、300℃钎焊过程中液态钎料与Cu基板的界面反应。结果表明，钎焊过程中SACBN/Cu和SAC305/Cu界面生成的IMC相分别为(Cu_1-x,Ni_x)₆Sn₅和Cu₆Sn₅。随着钎焊时间和温度的增加，两种钎料界面IMC出现分层，靠近Cu基板一侧为Cu3Sn；靠近钎料一侧为(Cu_1-x,Ni_x)₆Sn₅和Cu₆Sn₅。在250℃不同钎焊时间条件下SACBN/Cu和SAC305/Cu焊点界面IMC晶粒的平均尺寸与钎焊时间的立方根成线性关系，而且SACBN/Cu界面IMC的晶粒尺寸要小于SAC305/Cu。在240、270、300℃三种钎焊温度和不同钎焊时间条件下SACBN/Cu和SAC305/Cu焊点界面IMC厚度随钎焊时间的增加不断增厚，钎焊温度越高，界面IMC越厚。整个过程中SACBN/Cu界面IMC厚度要薄于SAC305/Cu界面IMC，但是SACBN钎料对Cu基板的消耗量要大于SAC305钎料。最后，本文对比研究了SACBN和SAC305无铅钎料在时效过程中固态钎料与Cu基板以及化学镀镍Cu基板的界面反应。结果发现，在时效过程中，随着时效时间的不断增加，两种钎料焊点界面IMC不断增厚。时效温度越高，界面IMC生长速率越快，界面IMC的生长受扩散机制控制。SACBN/Cu、SAC305/Cu、SACBN/Ni-P、SAC305/Ni-P界面IMC的生长激活能分别为111.70、82.35、58.36、65.18kJ/mol。四种焊点剪切强度随着时效时间的延长不断下降，但是SACBN钎料焊点的剪切强度要好于SAC305。

关 键 词： 无铅钎料 冷却速度 界面反应 界面 生长激活能 剪切强度

分 类 号： [TG425;TN405]

领　　域： [金属学及工艺]