无铅微钎料激光软钎焊接合部界面金属学反应

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuefeng96ew
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本文研究了SnAgCuBi、SnAgCu和SnPb微钎料角接接头激光重熔和高温老化之后,钎料/焊盘(0.1μm、1.0μm、3.5μmAu层厚度的Au/Ni/Cu垂直焊盘和3.0μmAu层厚度的Au/Cu水平焊盘)界面微观组织、接头剪切强度和断裂位置的变化。  激光重熔后,钎料成分的改变对界面处生成的Au-Sn IMC(Intermetallic Compound)的形态、数量和分布影响不大;0.1μm Au层接头垂直界面处几乎没有IMC层形成,1.0μm和3.5μm Au层接头垂直界面处生成了厚厚的连续Au-Sn IMC层和向钎料内部生长的针状AuSn4;同一种钎料的三种Au层厚度的接头剪切值变化不大,所有钎料接头都大面积在钎料一侧断裂,表明钎料与垂直焊盘之间接合良好,其强度大于钎料本身。老化过程中,同一Au层厚度的三种钎料接头界面金属间化合物演变规律大致相同,Ni层阻隔作用消失后,Cu与Au、Sn可以互扩散,整个界面最后都演变成比AuSn更稳定的[CuSnAu]41层。Au可以从水平界面通过钎料体扩散到垂直界面处,因此,0.1μm Au层接头垂直界面最后也演变成厚厚的[CuSnAu]1层。SnPb接头界面IMC层演变速度远大于无铅钎料接头。  本文还计算出了接头老化过程中,SnAgCuBi、SnAgCu和SnPb钎料接头中AuSn4生长的活化能Q和扩散常数D0。界面IMC层老化过程中的演变对接头性能产生很大的影响。除了针状AuSn4、NiCuSnAu层与钎料接合良好外,老化过程中形成的NiCuSnAu层/AuSn层,[CuSnAu]层/AuSn层和[CuSnAu]4141层/钎料界面都是接头脆弱部位,会应引起接头的脆断。NiCuSnAu层和[CuSnAu]1层本身性能较好,不会引起接头在这两个层内脆断。  
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