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微互联技术在微电子封装中占据着重要位置,在电子器件中,微焊点起到了机械连接、导电、导热等作用,对其性能要求很高。随着电子钎料无铅化的推进,已经开发出了一系列无铅钎料,其中以Sn-3.0Ag-0.5Cu为代表的无铅钎料性能优越,广泛代替SnPb钎料,但是由于Sn-3.0Ag-0.5Cu含Ag量很高,导致其使用成本比较高,近几年白银价格飞涨,使开发可用低银无铅钎料的呼声日益提高。本研究以目前已经有的Sn-0.3Ag-0.7Cu和Sn-1.0Ag-0.5Cu钎料合金为基础,通过添加Mn和Zn元素进行合金化改性,以达到提高低银钎料接头力学强度和可靠性,改善低银钎料润湿性和焊点外观,开发出一种新型可用低银无铅钎料的目的。本研究主要是通过文献调研、专利分析,辅以相图和热力学数据,来确定新型钎料合金的成分。然后使用STA同步热分析仪、金相显微镜及金相分析软件、场发射扫描电镜、X射线衍射仪、万能材料试验机等设备,考察评价添加Mn和Zn对钎料润湿性,熔化特性,抗氧化性能,钎料组织,焊点组织,焊点力学性能,焊点断田,热稳定性等性能的影响。研究发现添加Mn和Zn对于低银钎料的铺展性和润湿性是不利的,但是添加少于0.02wt%的Mn可以使低银钎料保持较好的铺展性,改善Sn-0.3Ag-0.7Cu的填缝性能。DSC差热分析发现添加少量Mn和Zn对钎料的熔点影响较小,变化范围为±4℃。从熔程来看,添加少量Mn或Zn对低银钎料的熔程很小,变化范围为±2℃。静置高温氧化变色实验发现,Mn确实降低了低银钎料的抗氧化性,添加Zn后钎料的抗氧化性进一步降低。对钎料合金的铸态组织进行金相和SEM观察,发现添加Mn可以使钎料合金的铸态组织更均匀细小,而Mn、Zn复合添加具有相似的效果。对钎焊焊点的纵切面进行观察,发现单独添加Mn或者复合添加Mn、Zn都可以起到抑制界面Cu6Sn5金属间化合物生长的作用,并且发现在相同Zn含量的情况下,随着Mn含量的增加,钎焊焊点上的钎料凝固组织方向性生长的情况得到改善。钎焊焊点的拉伸强度和剪切强度试验显示,随着Mn含量的增加(0～0.1wt%),钎料接头的拉伸和剪切强度先增加再减少,在相同Mn含量的情况下,随着Zn含量的提高,钎料接头的力学性能先增加再减少,合适的Mn、Zn复合添加量为0.05wt%Mn和0.1wt%Zn。对拉伸和剪切断口的分析发现,拉伸断裂大部分发生在焊点的钎料层,只有少部分发生在金属间化合物层。单独添加Mn或Mn、Zn的复合添加可以抑制时效过程中钎焊界面ε相Cu6Sn5和η相Cu3Sn的生长,从而改善钎料焊点的抗老化性和热稳定性,复合添加Mn、Zn效果更好。