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在现代微电子封装工业中,无铅焊料需要承担电子元器件服役时的电、热和机械力学载荷,其组织形貌和演化规律极大地影响着焊点的连接性能。而连接可靠性也同样是封装工业中急需解决的一个难题。在焊点中,连接界面层上生成的金属间化合物的类型、形貌和分布直接影响焊点的可靠性。因此,通过添加微量组元来控制合金中金属间化合物的析出和界面层的长大是一个需要进一步深入研究的领域。本文选择Sn-3.7Ag-0.9Zn共晶合金作为基体,通过加入稀土Ce变质来细化晶粒,控制金属间化合物颗粒的长大,改善合金的力学性能;并在此基础上,对Ce加入后与Cu和Ni/Cu基板的连接界面反应进行了研究,揭示界面层金属间化合物形成和生长规律。首先研究了不同Ce含量对Sn-3.7Ag-0.9Zn合金平衡态和快冷组织的影响。研究结果表明,Ce具有亲Sn性,与Sn原子间具有强烈的吸附作用,从而使β-Sn相不需要大的过冷度就能够析出,细化β-Sn相;组织中β-Sn相的析出使合金内成分发生转变,抑制了金属间化合物Ag3Sn相的生成,促进了金属间化合物AgZn相的长大;上述转变显著提高了合金的性能。在快冷组织中有大量的金属间化合物CeSn3相析出,它一方面影响着合金组织形成和力学性能,另一方面,其自身容易与大气环境中的氧发生反应,形成氧化物,导致了锡须的大量出现,影响合金服役过程的可靠性。高温时效模拟合金服役过程组织演化。结果表明:稀土Ce的加入可抑制合金时效过程组织过度长大。在平衡组织中相发生长大并最终破裂分解。而在快冷组织中,组织持续长大。最后对Sn-3.7Ag-0.9Zn-0.1Ce合金与Cu和Ni/Cu基板间的界面反应进行研究。结果显示,与Cu基板反应的初期能够生成具有两层结构的界面层;焊接初期由于Ce的影响,Ag元素在界面层边缘析出形成富集层。在后期,界面层转变为单—的金属间化合物Cu6Sn5相层。与Ni/Cu基板反应生成两层结构,上层含Ni量高,阻碍了界面反应的进一步进行,下层为固溶部分Ni原子的金属间化合物Cu6Sn5相层。焊点剪切实验结果表明,与Cu基板相比,Ni/Cu基板在与含Ce合金焊接过程中并没有优势,相反会降低焊点的剪切强度。