SnAgCu无铅微焊点的剪切性能研究

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新型SnAgCu系无铅钎料的开发与应用已经成为了电子封装新材料研究的主要内容之一,但实际应用中仍存在焊点可靠性不良等问题。本文选用低银钎料Sn0.3Ag0.7Cu与高银钎料Sn3.0Ag0.5Cu做为研究对象,重点研究了两种焊点在不同直径、不同加载速率、不同焊盘以及不同的IMC厚度的条件下的剪切性能变化规律。采用不同加载速率对微焊点进行了剪切实验,研究结果表明:无论是高银钎料焊点还是低银钎料焊点,剪切强度都随着加载速率的增大而增加。但是低银钎料焊点的剪切强度随着加载速率的增加,剪切强度还有增大趋势,只是增加趋势有所放缓。当剪切加载速率增加到一定程度后高银钎料焊点的剪切强度就不再增加;在同等加在速率下,Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊点的剪切强度大于Sn0.3Ag0.7Cu/Cu焊点。在Sn3.0Ag0.5Cu/Cu和Sn0.3Ag0.7Cu/Cu焊点直径不同的条件下,进行剪切试验并进行分析,发现两种焊点的剪切强度与焊点体积间有着明显的体积效应。随着焊点直径的增大,其剪切强度也随之减小,但剪切力逐渐增加,而且焊点直径越大,焊点剪切强度将大幅减小,但剪切力增加的幅度却越大;在同等剪切条件下,高Ag含量的焊点剪切强度始终高于低Ag含量的焊点剪切强度。经过不同时间的时效后进行剪切试验,发现高银钎料的剪切强度比低银钎料高。对界面化合物的厚度相比较,高银钎料的厚度始终小于低银钎料。对其界面化合物成分比较而言,两种焊点均为扇贝状Cu6Sn5,基本没有变化。随着时效时间的增加,剪切强度随之减小,但是高银钎料的剪切强度还有继续减小的趋势,而低银钎料已经趋于稳定。最后探讨了对时效后的SAC305/Cu与SAC305/Ni焊点不同焊盘(Cu盘和Ni盘)对剪切性能的影响:在Cu界面有双层的成分为Ag3Sn和Cu6Sn5波浪形界面化合物层,而在Ni界面只有一层成分为(CuNi)6Sn5的界面化合物。对其剪切性能比较,Ni盘的性能高于Cu盘性能。
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