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随着电子产品的不断更新换代,第三代半导体开始被广泛应用在高温电子封装中,为此急需开发耐高温高强度的新型锡基钎料。本文的主要研究内容分为两个方面:一是Sn-Sb基无铅钎料成分的设计。采用正交设计试验选出最佳的Sn-Sb基合金成分。同时分析了 SnSbCuNiAg/Cu焊接性及焊接工艺。二是纳米铜颗粒对锡基无铅钎料的改性方法研究,为进一步提高Sn-Sb基合金的综合性能提供理论依据。通过大量的试验,研究了合金元素对Sn-Sb基钎料熔化特性的影响。以熔化温度、润湿性以及导热率为评价指标,对Sn-Sb基钎料成分进行初选和优选。Sn-Sb合金中添加不同含量的Ag、Cu、Ni元素以及高熔点的中间合金,其熔化温度均在221-242 ℃范围内。采用正交设计试验,优选出三种Sn-Sb 基钎料分别为 Sn-5Sb-0.5Cu-0.1Ni-0.1Ag、Sn-5Sb-1Cu-0.1Ni-0.1Ag 和Sn-5Sb-0.5Cu-0.1Ni-0.5Ag。分析了三种SnSbCuNiAg/Cu焊点的微观组织及力学性能。280 ℃C钎焊10 s至90s时,焊点界面IMC层不断增厚。当Cu和Ag含量的增加,界面IMC的生长指数有所改变。在280 ℃钎焊30 s时,三种焊点的剪切强度均达到最大。其中Sn-5Sb-0.5Cu-0.1Ni-0.5Ag的剪切强度最高,比SAC305的强度高 36.4^。280 ℃钎焊 10 s 至 90 s 时,Sn-5Sb-0.5Cu-0.1Ni-0.1Ag/Cu焊点的断裂方式由韧性断裂逐渐过渡为韧脆混合断裂。三种Sn-Sb基钎料的硬度均高于SAC305。为细化钎料的微观组织,进一步提高焊点的力学性能,研究了纳米铜颗粒对锡基焊膏的改性方法。添加0.1-1.0 wt%的纳米Cu颗粒对钎料的熔点影响不大。纳米Cu颗粒的添加细化了体钎料的微观组织。热时效前后,添加0.1-1.0wt%的纳米Cu颗粒抑制了界面IMC的生长。当添加1.0wt%纳米Cu颗粒后,界面IMC的晶粒尺寸有所增加。纳米Cu颗粒的添加使焊点体钎料的显微硬度提高。然而焊点中的气孔对焊点硬度和剪切强度产生不利影响。分析了气孔的形成机理。同时研究了纳米Cu含量对气孔率的影响,随纳米Cu含量从0.1 wt%增至1.0 wt%,气孔率增大。