基于金屬間化合物層的Sn-9Zn釬料潤濕性研究.pdf

1、隨著電子封裝領域無鉛化的發(fā)展，帶來了許多新的問題，其中如何改善無鉛釬料潤濕性是我們當前面對的主要問題之一。本文以改善Sn-9Zn釬料的潤濕性為主要研究目標，重點研究了Sn-9Zn釬料在表面具有一層Cu5Zn8金屬間化合物的銅基板上的潤濕性及界面金屬間化合物生長行為。通過對比研究不同釬焊工藝下Sn-9Zn在Cu5Zn8/Cu基板和Cu基板的潤濕性以及Cu/Cu5Zn8/Sn-9Zn/Cu5Zn8/Cu和Cu/Sn-9Zn/Cu釬焊接頭的剪

2、切強度，證實了使用Cu5Zn8/Cu基板可以有效改善Sn-9Zn釬料潤濕性，同時得出了Sn-9Zn釬料在Cu5Zn8/Cu基板上釬焊可選用的較佳工藝參數(shù)范圍。獲得的主要結(jié)論如下:
　　(1)通過在Cu基板表面制備一層Cu5Zn8金屬間化合物來提高Sn-9Zn釬料的潤濕性是可行的。Sn-9Zn釬料在Cu5Zn8/Cu基板上的潤濕性隨著釬焊時間的增加一直呈現(xiàn)增加趨勢;Cu基板上的潤濕性隨著釬焊時間的增加先增加后略微降低。整個釬焊工藝范

3、圍內(nèi)Sn-9Zn釬料球在Cu5Zn8/Cu基板上的潤濕性均優(yōu)于普通Cu基板上的潤濕性。
　　(2)Sn-9Zn釬料合金在Cu5Zn8/Cu基板和Cu基板上的界面金屬間化合物層厚度均隨著釬焊溫度和釬焊時間的增加而增加，且在Cu5Zn8/Cu基板上的界面金屬間化合物層厚度隨著釬焊時間和釬焊溫度的變化增加程度較Cu基板上的金屬間化合物層低。
　　(3)界面金屬間化合物層的形貌和厚度與潤濕性存在一定的對應關系。Sn-9Zn釬料在Cu

4、5Zn8/Cu基板上的潤濕反應可以看作惰性潤濕，潤濕性主要受界面IMC層粗糙度影響，Cu5Zn8/Cu基板上IMC層的Rrms/λa值在整個釬焊工藝內(nèi)的變化為0.316-0.998，Cu基板上IMC層的Rrms/λa值變化范圍為0.257-0.603，粗糙度越大，潤濕性越好。
　　(4)Cu/Cu5Zn8/Sn-9Zn/Cu5Zn8/Cu和Cu/Sn-9Zn/Cu兩種釬焊接頭的剪切強度均隨著溫度的增加先增加后減小。低溫時，Cu/C

5、u5Zn8/Sn-9Zn/Cu5Zn8/Cu釬焊接頭的剪切強度小于Cu/Sn-9Zn/Cu釬焊接頭的剪切強度;高溫時，Cu/Cu5Zn8/Sn-9Zn/Cu5Zn8/Cu接頭的剪切強度更大。Cu/Cu5Zn8/Sn-9Zn/Cu5Zn8/Cu接頭剪切強度隨著釬焊時間的增加一直減小，而Cu/Sn-9Zn/Cu接頭的剪切強度隨著時間的增加先增加后減小，在釬焊時間為120s-300s時兩種接頭剪切強度基本相等。
　　(5)結(jié)合不同釬焊工