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由于环境和健康问题的日益关注,无铅钎料在电子产品的封装和连接中占据主导地位。在所有的无铅钎料中,SnAgCu钎料由于其优良的力学性能和润湿性,被认为是最具潜力取代SnPb钎料的无铅钎料。但是SnAgCu钎料中,Ag含量过高带来很多问题,例如较大的脆性化合物、较差的热可靠性和较高的成本。本文以低银的Sn1.0Ag0.7Cu作为研究对象,通过向低银钎料中添加纳米SnO2颗粒改善钎料的不足,探究不同含量的纳米颗粒对钎料组织、热性能、润湿性能和力学性能的影响,分析纳米SnO2颗粒对界面金属间化合物的影响。纳米SnO2颗粒能够细化钎料的基体中的β-Sn相,降低共晶组织Cu6Sn5和Ag3Sn的尺寸,使基体中的共晶组织分布更加弥散均匀。当纳米SnO2颗粒的含量为1.0 wt.%时,钎料组织达到最好的细化效果。热性能分析表明,纳米SnO2颗粒对钎料熔点的影响较小,但是可以降低钎料熔程。纳米SnO2颗粒添加使钎料在Cu板上的接触角降低,铺展面积增加,但是过量添加的纳米SnO2颗粒,又会增加钎料的接触角,降低铺展面积。添加1.0 wt.%的纳米SnO2颗粒使钎料的维氏硬度、屈服强度和抗拉强度分别提高了22.5%、24%和23%。界面金属间化合物形貌与钎焊温度有关。当钎焊温度为260℃或280℃时,SAC107/Cu和SAC107-1.0SnO2/Cu界面处的Cu6Sn5为棱柱状的结构;当钎焊温度增加到320℃,界面处的Cu6Sn5全部转变成贝壳状的结构。吸附在Cu6Sn5晶面上的纳米Ag3Sn颗粒的数量与Cu6Sn5的形貌相关。贝壳状的Cu6Sn5拥有较大的长大速率,需要吸附更多的纳米Ag3Sn颗粒降低其生长的表面能。纳米SnO2颗粒的添加使界面处的Ag3Sn颗粒细化,尺寸细小的纳米Ag3Sn颗粒更容易吸附在Cu6Sn5晶粒的表面。SAC107/Cu与SAC107-1.0SnO2/Cu钎焊接头的抗剪强度在300℃钎焊时达到最大值,分别为44 MPa、46 MPa。等温150℃时效时,界面金属间化合物的形貌从山丘状转变为连续的层状且界面厚度不断增加。界面层的生长由扩散控制。随着纳米SnO2颗粒从0增加到1.3 wt.%,界面层生长的速率从0.0475μm2/h降低至0.0247μm2/h又增加到0.313μm2/h,纳米SnO2颗粒的含量为1.0 wt.%时,界面在时效过程中达到最好的抑制效果。不同温度时效时,SAC107-1.0SnO2/Cu界面金属间化合物生长的激活能为24.0 kJ/mol,而SAC107/Cu界面金属间化合物生长的激活能为14.3 kJ/mol。Cu6Sn5晶粒长大的过程中,吸附在其表面的Ag3Sn颗粒钉扎在晶界处,阻碍了Cu6Sn5晶界向钎料内部迁移。纳米SnO2颗粒的添加降低了钉扎颗粒的尺寸,增加了界面迁移的阻力。由于纳米SnO2颗粒对界面化合物的抑制,同一条件下SAC107-1.0SnO2/Cu焊点的抗剪强度大于SAC107/Cu焊点的抗剪强度。