论文部分内容阅读
世界各国目前正致力于无铅焊料领域的研究,由于熔点最为接近Sn-Pd焊料,Sn-Zn系钎料有望成为新一代的无铅焊料。然而,因为其在铜表面的润湿性差、且抗氧化性不良,难以直接在电子产品中应用。采用微合金化改善Sn-Zn系焊料润湿性等性能的研究方法具有一定的实际意义。本文以Sn-1Zn无铅钎料为基体,通过添加不同含量的第三组元Ag(质量分数为0-1.0%),系统研究Ag元素的加入对Sn-1Zn的熔点、润湿性能、显微组织、界面化合物的生长情况及纳米压痕硬度和弹性模量的影响。采用差示温度扫描仪测试钎料的熔点分析表明:Ag的加入使得钎料的熔点有稍微的浮动,变化不是很大,Ag的含量为0.3wt.%时,钎料的熔点最低。Sn-1Zn钎料在Cu基板上的铺展面积随着Ag的含量的增加呈现先增大后减小的变化趋势,在Ag含量为0.3wt.%时,铺展面积最大,润湿性能最好。Sn-1Zn基体的微观组织为灰色基体组织(富Sn相)和黑色针状组织(富Zn相),随着Ag元素的添加,钎料中针状富Zn相有所减少,Ag元素的含量为0.1wt.%时减少不明显,而Ag元素的含量增加到0.3wt.%时减少趋势比较明显;当Ag元素的含量达到0.5wt.%时,钎料中出现颗粒状的Ag-Zn化合物相,并且Ag元素的含量为1wt.%时,该化合物相含量明显增多。通过对Sn-1Zn-xAg/Cu焊点界面IMC的观察分析发现,当Ag的含量低于0.3wt.%时,IMC的厚度随着Ag含量的增加而减少,当Ag的含量高于0.3wt.%后,IMC的厚度反而增加;并且经过150℃等温不同时间时效后,IMC厚度均有所增加,Sn-1Zn-0.3Ag/CuIMC的生长速率最小,说明0.3wt.%的Ag对IMC的抑制作用最好。采用纳米压痕法并根据载荷与位移曲线测量出Sn-1Zn-xAg/Cu钎料合金BGA焊点的压痕硬度Hit和弹性模量E,随着Ag含量的增加,压痕硬度有所增大,对于弹性接触压痕分析,弹性模量E略微变大。