Sn-Ag-Cu钎料熔点为217℃左右,这种钎料润湿性能较好、焊点可靠性较高、抗热疲劳等优点,是现阶段最为常用的无铅钎料[4-6]。将一定含量的Cu添加到锡银钎料中,第一起到降低了钎料的熔点的作用,第二可以抑制基板中的Cu溶解到钎料中;既可以改善钎料的润湿性能,又比Sn-Cu钎料焊点的力学性能好。综合上述原因,Sn-Ag-Cu钎料在工业上具有良好的应用前景。87883
但是Sn-Ag-Cu钎料还存在一些不足需要进一步改进。目前为了更好的改善Sn-Ag-Cu系钎料的润湿性能和微焊点的力学性能,研究者们通过向钎料中加入第四组元,通过微合金化的方式来改善钎料的综合性能。论文网
1 Bi对SnAgCu钎料的影响
有研究表明[7]:向Sn-3。0-Ag-0。5Cu钎料中加入Bi元素可以明显的改善钎料的基体组织,使其拉伸强度显著提高,还能够适当的降低熔点。Bi元素添加量为3。0%的钎料在120℃的温度下进行时效100h,因为析出的Bi使钎料得到强化,所以Sn-Ag-Cu-3Bi的焊点具有比较好的力学性能。还有文献[8,23]得出的结论为,Bi添加量为1%时,可以使Sn-3。8Ag-0。7Cu钎料焊点内部组织显著细化,使金属间化合物得生长得到抑制,来提高焊点的力学性能。
2 Ni和Ge对SnAgCu钎料的影响
Chuang[9]得出这样的结论,将微量的Ni和Ge元素同时添加Sn-Ag-Cu钎料中,Ni元素可以提高焊点的热疲劳阻抗,Ge元素能够改善润湿性能以及减少熔渣,从而增加了焊点的可靠性。添加适量Ni能显著细化Sn2。5Ag0。7Cu0。1RE无铅钎料初生β-Sn相和共晶组织,抑制Sn2。5Ag0。7Cu0。1RExNi/Cu焊点界面(Cu-Ni)6Sn5的生长和表面粗糙度的增加,提高焊点的力学性能。当Ni添加量为0。1%时,钎料合金组织细小均匀,共晶组织所占比例较多;焊点界面IMC薄而平整,(Cu-Ni)6Sn5颗粒尺寸小;对应焊点剪切强度最高。Sn2。5Ag0。7Cu0。1RE0。1Ni无铅钎料具有优良的钎焊工艺性和焊点可靠性,可满足现代微连接对焊点可靠性的更高要求。
3 Cr对SnAgCu钎料的影响
在280℃的实验条件下,添加Cr元素能够提高Sn-3。0Ag-0。5Cu钎料的抗氧化性能。钎料中加入的Cr 元素会先于Sn被氧化,并且在钎料表面形成致密的氧化膜Cr2O3,这一层氧化膜可以阻止氧化反应的继续进行。当钎料中Cr的添加量为0。1%时,此时钎料的抗氧化性最佳。当Cr元素的添加量为0。3%时,Sn-3。0Ag-0。5Cu钎料由于氧化而增重得趋势不再明显。这时加入的Cr会降低钎料的润湿性能,并且钎料的铺展面积随着Cr元素含量的逐渐增加而不断减少[10]。
尽管Sn-Ag-Cu系钎料具有诸多优良性能,但由于Ag价格昂贵,出于制造成本的考虑,降低Ag含量从而提高产品竞争力成为了Sn-Ag-Cu系钎料的研究热点[29]。