snagcucu界面金属间化合物长大规律

《snagcucu界面金属间化合物长大规律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要由于铅及含铅化合物对人体和坏境的危害和立法的需要，钎料无铅化己成为电子封装连接材料的发展趋势。目前开发的无铅钎料成分大多数以Sn为基，另外添加一些无毒元素如A吕Zn，Cu，Bi，In等作为合金化的元素。而在无铅钎料的应用过程中出现了许多的问题，其中一个典型的问题就是由于Sn基无铅钎料含sn量高(含Sn90％以上)，钎料中的sn与Cu基板快速反应生成过厚的界面Cu-Sn金属间化合物(IMC)。而过厚的Cu-Sn界面1MC会降低钎焊后电子产品钎焊接头的力学和热疲劳性能，降低产品的使用寿命。因此研究[MC的

2、生长规律和如何降低界面IMC的生长速度就显得非常必要。研究表明，在钎焊过程中，在很短的时间内，钎料／Cu界面处就形成一薄层金属间化合物。随着钎焊时间的延长，这层IMC厚度不断增加。在最初的约90s内，其生长受晶界扩散的控制，生长速度较快。随着IMC厚度的增加，其生长逐渐转变为受体扩散控制，生长速度变慢。分别对接头在125"C、150"C、175℃下进行了400h时效试验，IMC在固相下的生长也主要是扩散机制控制。在较高温度(150℃和175"C)时效下发现了IMC层靠近Cu一侧出现了Cu3Sn层，而在12

3、5℃时效条件下未出现Cu3Sn层。经过拟合，得到固相下IMC扩散激活能为8lkJ／mol。在温度循环试验中，发现低强度温度循环(-25～125℃)下IMC的生长慢于高强度温度循环(-40～125℃)。这主要是由于温度冲击对界面IMC的微观形貌影响造成的。而与时效试验结果对比发现温度循环下界面IMC的生长较缓慢。关键词无铅钎料；Sn-Ag-Cu：金属间化合物；界面反应；时效；热循环AbstractBecauseoftheleadandleadcontainedcompounds’toxicitytohuma

4、nbodyandtheenvironmentandtherestrictionoflegislation，solderswithoutleadhavebecomethetendencyoftheelectronicpackagingmaterials．Atpresent，mostoflead-fleesoldersareSn·basedbinaryorternaryalloyswithaddingnon-toxicandnon-volatileelements，suchasAg，Zn，Cu，Bi，Inan

5、dSOon．Butintheapplicationprocessoflead-freesolderstherearemanyproblems，onetypicalquestionisthethickCu—Snintermetalliccompounds(IMCs)formedduetotherapidreactbetweenSnfromtheSn-basedlead-freesolders(Snconcentrationabove90％1andthetraditionalCusubstrate．Andth

6、ickCu-SnIMCsmayreducethemechanicalandthethermalfatigueperformancesofelectronicproducts，andcorrespondinglyreducetheservicelifeoftheproducts．SoitisveryimportanttoresearchtheruleofIMCgrowthandhowtoreducethespeedofIMCgrowth．Theresearchindicatedthatinaveryshor

7、ttimeofsoldering,athinlayerofIMCformedattheinterface．Andthethicknessincreasedwitllthesolderingtime．Ininitial90s，theIMCgrowthWascontrolledbygrainboundarydiffusionmechanism，andthegrowthspeedWasrelativequick．WiththeincreaseofIMCthickness，thegrowthmechanismWa

8、sgraduallycontrolledbyvolumediffusion，andthegrowthspeedsloweddown．Thebutt-jointswereagcdat125"C，150。C，175。Cfor400h，wheretheIMCgrowthWasalsocontrolledbydiffusioninsolid·state．TheCu3Snappearedwhileagedat150*Cand175"C．