铜、镍对无铅焊点界面反应的影响

Ｎｈｎ公 司 申请 了 关 于 Ｓ ｉｏ ｎ一０７ ｕ—ｘ ｉ 料 的 专 利 ， ．Ｃ Ｎ钎 向 Ｓ ０ ７ ｕ中添加 微量 Ｎ 能 够 降 低 桥连 的几 率 ， ｎ一 ．Ｃ ｉ 提 升孑 洞填 充 能力 。Ｓ Ｌ ｎ一鲰 一ｃ ｕ及 Ｓ ｎ—Ｃ ｕ系 无铅 钎 料
的熔 点 比较 高 ， 焊接 温 度高 于 传 统 Ｓ 其 ｎ—Ｐ ｂ钎料 的焊
℃条 件 下 ， Ｓ 在 ｎ一３ ５ ｇ—ｘ ｕ Ｎ 界 面 上 形 成 （ ｕ， ．Ａ Ｃ／ ｉ Ｃ
钎 料 被加 热 至液 态 ， 固态金 属 或合 金 （ 凸 点下 金 属 与 如
一
Ｕ Ｍ） 应 ， Ｂ 反 在钎 ￥／ Ｂ 界 面 上 形成 金 属 间化 合 物 ４Ｕ Ｍ ：
Ｎ ）Ｓ 时 的临界 值 在 ０ ４ ～０ ５ （ ｉ ｎ ．％ ．％ 质量 分 数 ） 之 间 。经过计 算 ，５ ２０℃条件 下 ，ｎ—ｘ ｕＮ 界 面 产 生 Ｓ Ｃ／ ｉ （ ｕ Ｎ）Ｓ 的 的临 界 值 为 ０ ５ （ 量分 数 ） 由 Ｃ ，ｉ ｎ ．％ 质 。
条件 和方法 使 得 （ ｕ Ｎ ）ｓ 向 （ ｕ Ｎ ）Ｓ 转 变 时 ｃ ，ｉ ｎ ｃ ，ｉ ｎ 钎料中 ｃ ｕ含 量 的 临界 值 不 同。Ｌｕｉ … 指 出 即使 Ａ ａｒａ ｌ ｇ 和 Ｂ 不会溶 解 到 化 合 物 中 ， 们 却 能 够 显 著 降低 ｃ ｉ 它 ｕ 的临界 值 。 同时 ， 度对 临界 值 也有 很 大 的影 响 。２０ 温 ５
（Ｍ 。界 面上 的金 属 间化 合 物 （ＭＣ 的微 观 组 织 形 Ｉ Ｃ） Ｉ ） 貌、 成分及 厚 度 决 定 着 焊 点 的可 靠 性 和 电 子 元 器 件 的
寿命 。金 属 间 化 合 物 通 常 都 具 有 硬 而 脆 的 特 点 ， 服 在 役 过程 中 ， 面处 金 属 间化 合 物 的过 度 生 长 会 导 致 界 界 面 弱化甚 至 开 裂 ， 焊 点 的 性 能 造 成 危 害 。钎 料 中合 对 金元 素 能够 影 响 界 面 金 属 间 化 合 物 的成 分 、 貌 及 物 形 理性 能 。Ｎ 可 以作 为 微 量 元 素 添 加 到 钎 料 中。 日本 ｉ
Ｃ ｕ系无铅钎 料 界面 反应 的影 响 。
颁 发 使得 无 铅钎 料替 代传 统 ｓ ｎ—Ｐ ｂ钎 料 已成 为 必 然 。 在 诸 多无 铅 钎 料 中 ，ｎ—Ａ ｓ ｇ—ｃ ｕ被认 为 是 ｓ ｎ—Ｐ ｂ在 再 流 焊 中 的 最 佳 替 代 品 ，ｎ—Ｃ ｓ ｕ则 是 波 峰 焊 中替 代
此可 以看 出钎料 中 的 鲰 的含 量 对 临 界 值 具 有 显 著 地 影 响 。Ｙ ｕ等人 通 过 热 力 学 计 算 ， 导 出 了 Ｃ 推 ｕ的 临 界 值 与温度 的关 系 ： 随温 度升 高 ， ｕ的临 界值增 加 。 Ｃ Ｓ ｎ—Ａ ｇ—Ｃ ｕ和 Ｓ ｎ—Ｃ ｕ系 无 铅 钎 料 与 Ｎ 基 板 反 ｉ
专题综述 ｒ 蜉掳
铜 、 对 无 铅 焊 点 界 面 反 应 的 影 响 镍
南京航 空航 天 大 学 材料 科 学与技 术 学院 （ １ ０ ６ ２０ １ ）
摘要
周 飞 薛 松柏
界面反应对焊点性能和可靠性有 重要 影响 。以 目前 引起 广泛关注 的 ｓ ｎ—Ａ —ｃ ｇ ｕ及 ｓ ｎ—ｃ ｕ系无铅钎
料 为对象 ， 分别讨论 了 ｃ ， ｉ ｕ Ｎ 二种元素对无铅焊点界 面反 应的影 响 ， 分析 了界面金属 间化合物 （ＭＣ 的类 型 ， Ｉ ） 形貌
及 物 理 性 能 的演 变 规 律 。在 钎 料 中 Ｃ ｕ含 量 的 变 化 会 影 响 钎 料 对 基 板 的熔 蚀 能 力 ， 时 也 能 够 改 变 Ｉ 同 ＭＣ的 类 型 ， 进 而促进 Ｉ ＭＣ发 生 大 规 模 剥 离 现 象 。加 入 到钎 料 或 铜 基 板 中 的 微 量 Ｎ 都 可 以改 变 Ｉ ｉ ＭＣ厚 度 及 Ｉ ＭＣ的 稳 定 性 。 关键词 ： 无铅钎料 铜 镍 界面反应 金 属 间 化 合 物
推荐 的 Ｓ ｎ一３ ８ ｇ一 ． Ｃ ． Ａ ０ ７ ｕ和美 国 Ｎ ＭＩ Ｅ 推荐 的 Ｓ ｎ一 ３ ９ ｇ一 ． Ｃ ． Ａ ０ ６ ｕ钎 料 。而 对 于 Ｓ ｎ—Ｃ ｕ系钎 料 ， 波 峰 在 焊 和倒装 焊 中应 用较 多 。 在 电子互 连 中 ， 铅 焊 点 既 承 担 着 电 子 器 件 与 基 无 板之 间 的 电气 连 接 ， 同时 也 起 到 了机 械 支 撑 的作 用 。
１ １ 钎 料／ ｉ 面 ． Ｎ界 Ｓ 鲰 一Ｃ ｎ一 ｕ和 Ｓ ｎ—Ｃ ｕ系 无 铅 钎 料 与 Ｎ 基 板 焊 ｉ
接时 ， Ｉ ＭＣ的类 型 主要 由钎 料 中 Ｃ ｕ的含 量 决定 。 当钎 料中ｃ ｕ含 量 很 低 时 ， 面处 形 成 （ ｕ Ｎ ）Ｓ 当 Ｃ 界 Ｃ ，ｉ ｎ； ｕ 含 量很 高 时 ， 面处形 成 （ ｕ Ｎ ）Ｓ 界 Ｃ ， ｉ ｎ 。而不 ｇ—Ｃ ｕ系钎 料 的研 究 已经取 得 了 一 些 成 果 ， 中受 到 较 多 关 注 的 主 要 是 其
日本 Ｊ Ｉ Ａ推 荐 的 ｓ ＥＤ ｎ一３ Ｏ ｇ一０ ５ ｕ 欧 盟 Ｉ Ｅ Ｌ ．Ａ ．Ｃ 、 ＤＡ Ｓ
１ 钎料中 Ｃ ｕ元素对 界 面反应 的 影响
中 图分 类 号 ： Ｔ ２ ． Ｇ４ ５ １
０ 前
言
到钎 料 中 ， 而 导 致 钎 料 中 Ｃ ， ｉ 含 量 很 难 控 制 。 进 ｕＮ 的 文 中主 要介 绍 了 ｃ ， ｉ ｕ Ｎ 二种 元 素对 ｓ ｎ—Ａ ｇ—ｃ ｕ及 Ｓ ｎ
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随着 人们 对 于 环 保 意 识 不 断 地 增 强 ， 环保 法 案 的