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《金錫焊料及其在電子器件封裝領(lǐng)域中的應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、金錫焊料及其在電子器件封裝領(lǐng)域中的應(yīng)用1112周濤湯姆?鮑勃馬丁?奧德賈松良1.美國科寧（Coining）公司2.清華大學(xué)微電子所摘要：本文介紹了Au80%Sn20%焊料的基本物理性能及其在微電子、光電子封裝中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：金錫合金、微電子、光電子、封裝AnIntroductiontoEutecticAu/SnSolderAlloyandItsPreformsinMicroelectronics/OptoelectronicPackagingApplications1112TaoZhou,TomBobal,Mart
2、inOudandJiaSongliang1.Coining,Inc.280N.MidlandAve.SaddleBrook,NJ07663USA2.InstituteofMicroelectronics,TsinghuaUniversity,Beijing100084ChinaAbstract：ThephysicalpropertiesofeutecticAu/SnSolderalloyanditsapplicationsformicroelectronicsandoptoelectronicspackagings.
3、Keywords：AuSnSolderalloy,microelectronicspackaging，optoelectronicpackaging,package1.前言釬焊是組裝電子產(chǎn)品的一項(xiàng)重要技術(shù)。為了得到理想的釬焊連接，釬焊料的選擇至關(guān)重要。釬焊料的可焊性、熔點(diǎn)、強(qiáng)度及楊氏模量、熱膨脹系數(shù)、熱疲勞、蠕變及抗蠕變性能等均可影響釬焊連接的質(zhì)量。共晶的金80%錫20%釬焊合金（熔點(diǎn)280?C）用于半導(dǎo)體和其他行業(yè)已經(jīng)有很多年了。由于它優(yōu)良的物理性能，金錫合金已逐漸成為用于光電器件封裝的一種最好的釬焊材料。2.Au
4、80Sn20焊料的物理性能1Au80Sn20金錫焊料的一些基本物理性能如表1所示。由表1可知它有如下優(yōu)點(diǎn)。表1金80錫20合金在20?C時(shí)的物理性能。參數(shù)單位數(shù)值-3密度g?cm14.7-6熱膨脹系數(shù)*?10/°C16-1-1熱導(dǎo)率W?m?K57拉伸強(qiáng)度MPa275楊氏模量GPa68剪切模量GPa25泊松比0.405電導(dǎo)率μΩcm16.4延伸率%2*溫度范圍為20°C到250°C。?釬焊溫度適中：釬焊溫度僅比它的熔點(diǎn)高出20～30?C（即約300～310?C）。在釬焊過程中，基于合金的共晶成分，很小的過熱度就可以使合
5、金熔化并浸潤；另外，合金的凝固過程進(jìn)行得也很快。因此，金錫合金的使用能夠大大縮短整個(gè)釬焊過程周期。金錫合金的釬焊溫度范圍適用于對(duì)穩(wěn)定性要求很高的元器件組裝。同時(shí)，這些元器件也能夠承受隨后在相對(duì)低一些的溫度利用無鉛焊料的組裝。這些焊料的組裝溫度大約在260?C。?高強(qiáng)度：在室溫條件下，金錫合金的屈服強(qiáng)度很高。即使在250～260?C的溫度下，它的強(qiáng)度也能夠勝任氣密性的要求。材料的強(qiáng)度與一些高溫釬焊材料相當(dāng)，但是釬焊過程可以在相對(duì)低得多的溫度下完成。?無需助焊劑：由于合金成份中金占了很大的比重（80%），材料表面的氧化程
6、度較低。如果在釬焊過程中采用真空，或還原性氣體如氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚?，就不必使用化學(xué)助焊劑。?具有良好的浸潤性，而對(duì)鍍金層又無鉛錫焊料的那種浸蝕現(xiàn)象。金錫合金2與鍍金層的成分接近，因而通過擴(kuò)散對(duì)很薄鍍層的浸溶程度很低；同時(shí)也沒有像銀那樣的遷徒現(xiàn)象。?低粘滯性：液態(tài)的金錫合金具有很低的粘滯性，從而可以填充一些很大的空隙。另外，Au80Sn20焊料還具有高耐腐蝕性，高抗蠕變性能及良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性。Au80Sn20焊料的不足之處是它的價(jià)格較貴，性能較脆，延伸率很小，不易加工。3.熱力學(xué)性能由于金錫合金的熱力學(xué)性能決定了它的
7、許多使用性能，了解合金的一些基本熱力學(xué)性能是必要的。金錫能夠在80wt%金和20wt%錫的成分比例下形成共晶合金，如圖1所示。)℃液相(度溫℃℃℃℃原子百分比Sn圖1Au-Sn二元合金相圖[1]金錫合金在280°C的共晶反應(yīng)為液相L??+?。在合金的此反應(yīng)附近，3主要包括?’(Au5Sn)相,?相和?(AuSn)相。在?’相中，錫的重量百分比10.7%。它具有六角結(jié)構(gòu)，在190?C以下是穩(wěn)定相。?相由包晶反應(yīng)?+L??形成。在521?C，?相錫的重量百分比為5.7%；在280?C，此百分比為11.3%；而在190?C
8、，此百分比為8.8%。?相具有鎂型六角密排結(jié)構(gòu)。?相是一種金屬間化合物，其熔點(diǎn)為419.3?C，具有NiAs型六角結(jié)構(gòu)。?相的成分可在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，其中錫的原子百分比為50.0%到50.5%(重量百分比為37.5%到37.9%)。4.金錫焊料預(yù)成型片可用于微電子封裝的釬焊料有很多形式，最主要的有絲、片、焊膏和預(yù)成型片等形式?；诮疱a合金很脆的
