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随着电子技术的快速发展,电子器件及其封装技术都进入了一个向高密度、智能化、微型化发展的时代。电子产品在日常生活中以及航空、航天等高新技术领域都得到了广泛应用。迫于环保压力的增加,无铅化已成为电子产品发展的必然趋势。钎料和基板的选择对焊接接头的显微组织有着一定的影响,而界面化合物(IMC)的生长变化是影响无铅焊点可靠性的关键因素,因此研究无铅焊点界面IMC生长变化规律十分重要。本实验就是研究了Sn3.0Ag0.5Cu/Cu在不同的钎焊时间下以及不同的服役条件下界面化合物的生长变化规律,为提高无铅焊点的可靠性提供一定的理论基础。全文的主要研究内容及结论如下:研究了不同钎焊时间下Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊点界面金属间化合物生长变化规律和剪切强度变化。结果表明:随着钎焊时间增加,界面化合物平均厚度逐渐增加,且生长的时间指数为0.4,这是晶界扩散和体扩散共同作用的结果。钎焊60s内界面化合物的生长速率较大,钎焊180s时,位于Cu基板与Cu6Sn5界面处出现一层Cu3Sn;随着钎焊时间的增加,钎焊接头的抗剪切强度先增加后降低,这与界面处脆硬相Cu6Sn5生长行为密切相关。基于自制的多场耦合装置,利用准原位与非原位观察方法研究对比了30-150℃多场耦合条件下Sn3.0Ag0.5Cu/Cu界面化合物的生长行为变化,可以看出:随着热循环周次的增加,界面IMC厚度越来越厚,且界面化合物(IMC)的生长的形貌由扇贝状转变为层状;非原位观察下,热循环周次小于400周时,界面化合物的厚度增长较快,400周次后,界面化合物厚度增长速度变慢;准原位观察下,热循环周次小于200时,界面化合物厚度增长较慢,200周次后,界面化合物生长较快,400周次之后速率逐渐减缓。随着热循环周次的增加,试样的剪切强度快速下降。循环初期断口主要是以韧性断裂为主,随着热循环周次增加有向脆性断裂转变的趋势。基于自制的多场耦合装置,研究了准原位方法观察的30-125℃、30-150℃的多场耦合条件下Sn3.0Ag0.5Cu/Cu界面化合物的生长行为变化,可以看出:随着热循环周次的增加,同一位置处界面化合物的厚度是逐渐增加的,且呈抛物线规律,生长受扩散机制控制;循环初期界面化合物生长速率较慢,循环到200周次后,界面化合物的生长速率有所增加,400周次之后又有所降低;同时,在相同的热循环周次下,30-150℃的多场耦合条件下界面化合物的生长厚度增长较快。界面化合物的生长具有三维性,单个扇贝状的Cu6Sn5在纵向方向上先降低后逐渐变大;在横向方向上,随着热循环周次的增加,平均宽度一致增加。在垂直于试样的界面上也有相似的生长规律。基于自制的多场耦合装置,研究了多场条件下Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊点界面化合物在1.0×103A/cm2电流密度下经历不同热循环周次界面化合物的微观形貌及厚度变化。结果表明:随着热循环周次增加,界面化合物平均厚度逐渐增加;在相同热循环周次内,低电流作用下阴阳极界面化合物生长的时间指数分别达到0.56和0.59,较无电流时快且Cu6Sn5生长较明显;相同实验条件下,阳极界面处化合物生长速率较阴极快,这主要是元素扩散力和电子风力综合加强作用结果。