1。4 Sn-Ag-Cu系钎料研究现状

1。4。1 Sn-Ag-Cu系钎料简介

1。4。2 Sn-Ag-Cu系研究动态

1。4。3 Sn-Ag-Cu/Cu焊点组织与力学性能

1。5 课题研究的主要内容和意义

由于Sn-Ag-Cu系无铅焊料早已被Intel等国外公司申请了专利保护，这毫无疑问增添了我国微电子封装制造行业对该钎料的使用成本。所以，研究且掌握好Sn-Ag-Cu等无铅焊料合金的科学规律，然后发展有自己的知识产权的钎料才是打破专利壁垒突破封锁的最大意义。

本课题主要研究Sn-Ag-Cu系列无铅微焊点剪切力学性能分析，测试采用等温时效多样分析方法来认真研究Sn-Ag-Cu系无铅微焊点在加入不同Ag含量时对钎料润湿铺展性能的影响、对界面显微组织的影响以及不同含量的Ag对该微焊点剪切力学性能的影响，课题研究内容：

(1) 研究Ag元素含量不同对Sn-Ag-Cu钎料的铺展性能的影响；

(2) 研究Ag元素含量不同对Sn-Ag-Cu/Cu界面显微组织的影响；

(3) 研究Ag元素含量不同对Sn-Ag-Cu微焊点剪切力学性能的影响。

第二章  试验方法与设备

2。1 试验设备和材料

本课题试验使用Sn-Ag-Cu系无铅钎料合金作为试验的研究对象[12]。称取适量的纯度分别为99。9wt%Sn，99。9wt%Ag，99。9wt%Cu。

(1) 按照合金配方Sn-3。0Ag-0。5Cu (简称SAC305，下同)，SAC105，SAC0307，Sn-0。7Cu将金属按设计好的比例称重。

(2) 用电子分析天平按1。3:1的质量比例称取KCL与LiCl混合保护熔盐。论文网

(3) 先打开温度控制器，将箱式电阻炉内温度加热，将无铅钎料合金放置在坩锅里然后放入箱式电阻炉内，保温一些时间，直到坩锅内的钎料合金完全熔化。熔化时间设置为50分钟，熔化炼制期间，为了保证使钎料融合非常匀称化，间隔10分钟用玻璃棒缓慢搅拌一次，然后匀称后再保温10分钟。在熔化炼制中将覆盖剂LiCl：KCl=1:1。3的质量比做成混合盐保护钎料，阻止钎料被氧化。

(4) 无铅钎料合金熔炼好将坩锅取出，等待它冷却后去除混合盐，将液态的它倒入之前备好的钢制模具中铸造成长片状备用。因此选择具体的合适的钎料合金。本试验用到的几组无铅合金钎料如下表2-1所示。

表2-1 无铅钎料合金成分

钎料编号 焊料合金成分

1 Sn-3。0Ag-0。5Cu

2 Sn-1。0Ag-0。5Cu

3 Sn-0。3Ag-0。7Cu

4 Sn-0。7Cu

2。2 无铅钎料合金的铺展试验

2。2。1 试验原理

钎焊是利用熔点比基板熔点低、高于钎料熔点，通过液态钎料在基板表面润湿、铺展和填缝，而实现的一种材料间连接的方法。润湿就是在基板(母材)表面的钎料把空气挤开，沿着表面四处扩散铺展，重新形成固相与液相界面的过程。所以钎料润湿在钎焊工中饰演的角色非同一般。铺展的钎料一般只在基板(母材)的表面上起到作用，即只有母材表面数十微米的深度，相互发生作用形成交联。无铅钎料在基板表面表现出的差异化的铺展与润湿重要原因是由于相界面张力和液体表面张力的差异。

铺展面积法则是用一定量的钎料基板上在加热后，通过测算铺展面积的大小来间接反应钎料的润湿性能。本论文试验采用铺展法对四种无铅钎料的扩展率进行比较计算。熔化测定铺展后的高度，无铅钎料铺展的高度用螺旋测微器测或其他适当的工具测量。因为试验存在误差，因此要对几个铺展好的Cu试验多次进行试验测量，合金钎料试样的铺展率用前面测量出来的平均值,使用下面公式计算可以得到铺展率。