等温时效对snag／cu表面贴装焊点微结构及剪切强度的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第36卷第7期仓扁学垃．V01．36No．72O00年7月ACTAMETALLURGICASINICAJuly2000等温时效对snAg／cu表面贴微结构及剪切强度的影响肖克来提盛玫／罗乐(中国科学院上海冶金磊爵二克亲磊子封装研究实验室，上海20o~,5o)摘要研究了等温时效对SnAg／Cu表面贴装焊点徽结构，sncu盎属问化台物生长及其剪切强度的韶目．井与常62sn36Pb2Ag／cu焊点进行了比较结果表明，在时一教过程中，Sz~Ag针料较小的反应速率与Cu发生反应SnAgEFFECT0F

2、AGING0NTHEMICRoSTRUCTUREANDsHEARsTRENGTH0FEuTEcTIcSnAg／CusuRFAcEM0UNTS0LDERJ0INTSHAWKRETAhat,SHENGMei，LU0LeS1MDaim

3、erChryslerLaboratory,ShanghaiInstituteofMetallurgy,TheChineseAcademyofSciences．Shanghai200050Correspondent：LUOLe，professor,Te1．"(021)62521070·8510．Fax：(o2i)6

4、2131233，E．mail：iehto@itsvrsire．8ccnM~nuscriptreceived1999·12-15linrevisedform2000·03-20ABSTRACTTheefectofagingonthemicrostructureandshearstrengthofSnAg／Cusurfacemountsolderjointwasinvestigatedwithcomparisont。62sn36Pb2Ag／cu．It眦sfoundthatthereactionratebetweenSnAgandCuissma

5、llercomparedwithSnPbAgandtheshearstrengthofSnAgsolderjointishigherandnotsosensitivetotheagingprocessKEYWORDSSnAgsolder，intermetallics．suTfcemounttechnology(SMT)．aging由于Pb对人体及环境的危害，在不久的将来电子工会随着时间的延长而增加研究表日月-Cu／钎料界面上的业可能会禁止Pb的使用近年来，为寻求在电子封装工金属间化合物是影响焊点可靠性的一个关键因素过业中应用最广泛的共晶或

6、近共晶SnPb钎料的替代品，厚的金属间化合物层会导致焊点断裂韧性和抗低周疲劳国际上对无Pb钎料进行了广泛研究，其中-共晶SnAg能力下降，从而导致焊点可靠性的下降．Ka,ng等人钎料作为潜在的无Pb钎料，具有如下特点：(1)熔点的研究表明，SnAg钎料由于Sn含量大大高于SnPb为221℃，稍高于共晶SnPb钎料，更适合于在诸如汽钎料及所需的焊接温度较高，导致SnAg／Cu在焊接过车、航空电子等领域的高温工作环境下应用(2)共晶程中形成的金属间化合物要比SnPh／cu的厚【．虽然S以g钎料体材料剪切强度、抗蠕变能力、热疲劳寿命均已有关于固

7、态等温时效对共晶SnAg／Cu焊点微结掏影比其它钎料高124]．响的报道j，但其研究对象为大块的体材料，与表面贴装当熔融的Sn基钎料与Cu衬底接触在界面会形(SMT)焊点在诸如钎料体积、焊点几何形状等方面有很成一层金属问化合物(IMC)，其形成不但受回流焊接过程大的区别．此外，表面贴装元件端头的金属化层也会影响中温度、时间的控制，而且在后期的服役过程中其厚度也焊点的微结构．本文研究了共晶SnAg／CuSMT焊在150℃下进行等温时效时微结构发生的变化、Sn—Cu金属间化台物收到韧稿日期：l999-l2·l5．收到修改稿日期：2000-03

8、-20生长规律以及时效对焊点的剪切强度的影响，并与常用的作者茼介：肖克来提．男，维吾尔族，1972年生博士生62Sn36Pb2Ag／Cu焊点进行了比较维普资讯http://www.cqvip.com金属学报36卷1实验方法不少于100次测量值的平均结果采用DageMicrotester22型剪切强度测试仪测量焊点的剪切强度．每组样品数实验选用的表面贴装元件为1206型圆柱陶瓷电量为10．用扫描电子显微镜对断口进行了观察．并对其阻，其端头的扩散阻挡层为Ni．Ni层上还镀有防止成分进行了测定氧化的SnPb钎料所用钎料为96．5Sn3．5Ag以

9、及2实验结果及讨论62Sn36Pb2Ag(均为质量分数(％)．下同)．用模板印刷将钎料均匀地刷在FR4印刷电路板上的Cu焊盘上，贴2．1焊点微结构演变好元件后在回流炉中进行再流焊．SnAg钎料