3.2Bi对焊接接头IMC显微形貌以及剪切强度的影响分析 19

3.2.1Bi对接头界面处金属间化合物SEM显微形貌的影响规律 19

3.2.2Bi对焊接接头剪切强度的影响规律 21

江苏科技大学本科IV毕业设计（论文）

3.2.3Bi影响接头IMC显微形貌以及剪切强度的原因与总结 25

3.3本章小结 27

结论 29

致谢 31

参考文献 32

第一章绪论

1.1研究背景

电子封装技术，按照封装工艺和类别的不同可以分成三个级别。在电子封装的过程中，二级封装技术就是将无源或有源元件安装到电路板或者是基板上。在二级封装的过程中，钎料一般是用来连接基板和安装器件的。传统的电子封装用钎料一般是Sn-Pb合金，它具有成本低，润湿性能优异，熔点低，力学性能优异等一系列的优点。因为这些优点，在很长的一段时间里，Sn-Pb钎料都被人们广泛地使用。但是近几年来人们的生活质量在提高，对于钎料对人体和环境所造成的负面影响作用也要求降到最低，但是有研究发现Pb元素对人体的健康以及环境都有害，所以国内国外都自觉地发起了一场钎料的无铅化。

研究无铅钎料，不单单是指我们要研究出一种能代替传统Sn-Pb钎料的钎料，我们还要考虑无铅钎料的润湿性能，焊接接头的剪切强度，焊点的可靠性这些因素，以及在采用无铅钎料过程中，现有的加工设备，加工技术能不能满足无铅钎料的生产技术要求，这些都是不能忽略的因素[1]。所以说无铅钎料的研发工作是非常重要的。

而且随着时代的进步，电子设备变得越来越小，越来越便捷。与此同时，电子封装技术也在逐渐走向精密化。精密化的同时也要保证封装的可靠性，而封装的可靠性受外部和内部多种因素的影响，是极其复杂的。在日渐小型化的元件的精密封装过程中，焊接技术是封装中最重要且最薄弱的工艺步骤之一，通常焊点的失效是导致焊接失败的关键因素。并且焊点起到连接元器件与基板，保证系统的导电和导热，承受外部载荷的作用等等，因此焊点的可靠性决定了整个封装系统的可靠性。优质的钎料是保证焊点优质性的必要前提，所以优质的钎料是整个封装过程中的重要因素，是保证封装可靠性的重要前提。

在无铅化钎料的过渡时期，一般都是采用Sn-Ag-Cu钎料合金，它的润湿性能比较好，一些力学性能也较强。但是，Sn-Ag-Cu钎料的熔点在210℃附近，熔点太高，过高的熔点会使焊点提前发生失效，并且熔点过高这一因素会使焊接时的温度升高从而有可能淘汰掉一批目前正在使用的焊接设备。而且Sn-Ag-Cu钎料抗蠕变强度较低，同时钎料与基板的界面处也能快速形成金属间化合物（IMC），这些化合物都是脆性的，脆性的IMC层降低钎料的一些力学性能[2]，如焊接接头的剪切强度。Sn-Ag-Cu钎料不光是某些强度过低，而且在钎料的价格方面，据某些报道指出目前使用较广泛的Sn-Ag-Cu钎料含Ag量都比较多，然而Ag的价格又比普通金属元素高，所以钎料的价格也相对很高。减少Ag的含量，不仅可以增加钎料的体积顺应

性和塑性能量消耗能力[3],而且还可以降低成本。所以只有含Ag量少的SAC钎料才能被大范围地推广使用。

SAC钎料的这些性能已经不能满足电子封装行业中的生产要求，并且随着逐渐小型化的电子产品，焊点的大小以及引线间距也会变得越来越小，因此焊点处的载荷及力也在变大，这就要求焊点的可靠性越来越高，从而对钎料的某些力学性能的强度