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《半導(dǎo)體激光釬焊Sn-Ag-Cu焊點的力學(xué)性能和顯微組織分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、萬方數(shù)據(jù)第29卷第2期焊接學(xué)報V01．29No．2208年2月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONFebruary208半導(dǎo)體激光釬焊Sn—A9一Cu焊點的力學(xué)性能和顯微組織分析張昕，薛松柏，韓宗杰，韓憲鵬(南京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南京210016)摘要：選取不同激光釬焊工藝參數(shù)，利用半導(dǎo)體激光軟釬焊系統(tǒng)對sIl—Ag—cu無鉛釬料在銅基板上進行了釬焊試驗，并研究了slI—Ag—Cu焊點顯微組織中金屬間化合物形成規(guī)律。結(jié)果表明，當激光釬焊時間選擇為1s，激光輸出功率為38．3w時，焊點力學(xué)性能最佳。隨著激光工藝參數(shù)的改
2、變，焊點顯微組織發(fā)生相應(yīng)的變化。當使用最佳激光工藝參數(shù)釬焊時，形成的焊點晶粒細小，避免了焊點內(nèi)金屬問化合物cu6s啦的過度生長，此外還形成了厚度適中的金屬間化合物層。對比試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，激光軟釬焊方法比傳統(tǒng)紅外再流焊所形成的金屬間化合物層更為平緩，能夠獲得力學(xué)性能更為優(yōu)良的焊點。關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體激光軟釬焊；無鉛焊點；金屬間化合物；顯微組織中圖分類號：TG456文獻標識碼：A文章編號：0253—3似(2008)02一(1022—05張H，r0青專隨著微電子封裝技術(shù)向著“微型化”、“無鉛化”方向發(fā)展?1，電子制造產(chǎn)業(yè)面臨著許多新的問題和挑戰(zhàn)，這些新問題使用傳統(tǒng)再流焊工藝無法從根本上
3、給予解決。作為一項新興的釬焊技術(shù)，激光軟釬焊具有局部加熱、快速加熱、快速冷卻的特征，可以有效地防止高密度封裝器件發(fā)生橋連現(xiàn)象，能夠大幅度提高元器件焊點的綜合性能，因此，在微電子工業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景?2。眾所周知，顯微組織影響焊點的力學(xué)性能，金屬間化合物則在焊點的顯微組織中具有重要的作用【3J。相關(guān)文獻研究表明，焊點中釬料／基板的界面處金屬問化合物的形態(tài)和長大對焊點缺陷的萌生及發(fā)展、電子組裝件的可靠性等有著十分重要的影響【4
4、。因此研究并控制金屬間化合物的形態(tài)和生長行為對提高焊點的可靠性具有重要意義。，在實際電子元器件的釬焊中，常常以銅為基板材料。因此文中采用半導(dǎo)體激光軟
5、釬焊系統(tǒng)對Sn—Ag—Cu無鉛釬料在銅基板上進行釬焊試驗，進而研究激光釬焊工藝參數(shù)對sn—Ag—Cu無鉛焊點顯微組織的影響規(guī)律，對無鉛釬料激光軟釬焊技術(shù)的收稿日期：2007一∞一09基金項目：江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃資助項目(CX07B一087z)；江蘇省“六大人才高峰”資助項目(06一E一020)“實用化”，具有重要的意義。1試驗方法采用LY—FCDL—WS90型半導(dǎo)體激光軟釬焊系統(tǒng)對Sn—Ag—Cu無鉛釬料在純銅試片上進行釬焊試驗，以此來模擬電子元器件焊點的形成過程，進而研究半導(dǎo)體激光軟釬焊條件下sn一如一Cu無鉛釬料焊點顯微組織中的金屬間化合物。為便于對比，同
6、時采用紅外再流焊機進行了Sn—Ag—Cu釬料在純銅試片上的釬焊試驗。此外，還選用了與上述試驗相同的激光工藝參數(shù)，進行了0805型矩形片式電阻的釬焊試驗，并利用STR一11300型微焊點強度測試儀測試其焊點的力學(xué)性能，研究焊點顯微組織中金屬間化合物與力學(xué)性能之間的關(guān)系。根據(jù)國家軍用標準《GJB548A一96微電子器件試驗方法和程序》方法2019A：芯片抗剪強度的規(guī)定，芯片抗剪強度以其最大剪切力值來替代評價[5]5，這已為諸多研究所采納【6．7J，故文中以焊點的最大剪切力值(以下簡稱剪切力)來作為其力學(xué)性能的評價標準。2試驗結(jié)果與分析2．1激光工藝參數(shù)對焊點力學(xué)性能的影響焊點力
7、學(xué)性能是激光釬焊時間和功率綜合影響萬方數(shù)據(jù)第2期張昕，等：半導(dǎo)體激光釬焊Sn—Ag—Cu焊點的力學(xué)性能和顯微組織分析23的結(jié)果[8
8、，所以文中研究了不同激光釬焊時間與不同激光釬焊功率組合對無鉛焊點力學(xué)性能的影響。選用不同激光釬焊時間與不同輸出功率組合對矩形片式電阻進行釬焊試驗，然后根據(jù)2003年頒布的日本標準JISz3198(無鉛釬料試驗方法一第七部分：Z龜穴恩蜜輸出功率P／W(
9、)釬焊時問0．5it輸出功率P／W(c)釬焊時問1．5。片式元件的軟釬焊接頭剪切試驗方法》，采用STR一1000微焊點強度測試儀來研究焊點的剪切力，圖l表明了片式電阻焊點的剪切力與半導(dǎo)體激光釬焊工
10、藝參數(shù)組合之間的關(guān)系。從圖中分析可以得出結(jié)論，當激光釬焊時間固定時，隨著激光輸出功率的增Z宅R恩橡蠶穴恩客輸出功率P／W∞釬焊時間1-輸出功率∥w(d)釬焊時間28圖1不同激光輸出工藝參數(shù)條件下微焊點的剪切力喲．1Sh∞r(nóng)forcesofsolderocljointsw脅dilforentlaSersoldering12a陋mel01"S加，焊點剪切力逐漸增大，在某一輸出功率時達到最佳。并且隨著釬焊時間的增加，其所對應(yīng)的最佳激光輸出功率值逐漸減小。對比圖la，b，c，d可知，當激光釬焊時間選擇為1s，激光輸出功率為
