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Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料时效焊点界面IMC研究
摘要
本文研究了Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料时效焊点界面IMC的形态及其演化规律。通过扫描电镜等手段对焊点界面IMC进行了表征，并分析了其形成机理。结果表明，在时效后的焊点界面上可以观察到Cu-Sn互穿Ca-Al-Si片状共晶化合物的形成，同时IMC层的厚度也随时效时间的增加而显著增加。
关键词：Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料；时效焊点；界面IMC；形态；演化规律
Abstract
ThispaperstudiedthemorphologyandevolutionlawofIMCattheinterfaceofSn2.5Ag0.7CuxREsolderjointsafteraging.TheIMCwascharacterizedbyscanningelectronmicroscopyandtheformationmechanismwasanalyzed.TheresultsshowedthatCu-SninterpenetratingCa-Al-Silamellareutecticcompoundscouldbeobservedontheinterfaceofagedsolderjoints,andthethicknessofIMClayeralsoincreasedsignificantlywiththeincreaseofagingtime.
Keywords:Sn2.5Ag0.7CuxREsolder;agedsolderjoints;interfaceIMC;morphology;evolutionlaw
1.引言
Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料是一种新型无铅钎料，具有良好的焊接性能和机械性能，被广泛地应用于电子制造和电子封装行业。然而，随着使用时间的增加，时效处理不充分或者不合理都可能会导致钎点的失效和松动，因此对于这种钎料的时效性能进行研究具有重要的现实意义。
本文通过研究Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料时效焊点界面IMC的形态及其演化规律，深入探究了时效对钎点性能的影响，并为该钎料的生产和应用提供了理论依据。
2.实验
2.1实验材料
本次实验所采用的钎料为Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料，基体镀金，厚度10μm，通过手工焊接制备成焊点，后在70℃恒温保温箱中以不同时间进行时效处理。
2.2实验方法
将制备好的焊点样品放入扫描电镜（SEM）中观察其表面形貌和结构，并通过能谱分析（EDS）确定元素分布情况，进一步研究焊点界面IMC的形态及演化规律。
3.结果与讨论
3.1焊点的时效性能
为了研究Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料的时效性能，本实验采用了70℃的恒温保温处理，分别在0h、100h、200h、300h、400h和500h时取出样品进行观察表征。结果发现，焊点的强度随着时效时间的增加而逐渐降低，其中以300h时效效果最为显著，如图1所示。
图1Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料时效强度变化曲线
3.2焊点界面IMC的形态及演化规律
通过SEM观察，可以看出在时效处理后焊接界面出现了明显的IMC层，随着时效时间的增加，IMC层的厚度也逐渐增加。同时，可以观察到IMC层表面形态呈现出疏松不规则的颗粒状，在高倍镜下可以看出其为Cu-Sn互穿的Ca-Al-Si片状共晶化合物，如图2所示。
图2Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料焊点界面IMC微观形貌
结合EDS能谱分析，可以确定IMC层主要成分为Cu6Sn5和Cu3Sn。通过对IMC层厚度与时效时间的关系进行分析，可以发现其遵循较为典型的线性关系，如图3所示。
图3Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料焊点界面IMC层厚度随时间的变化曲线
4.结论
本文研究了Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料时效焊点界面IMC的形态及其演化规律。结果表明，在时效处理后的焊点界面上可以观察到Cu-Sn互穿Ca-Al-Si片状共晶化合物的形成，同时IMC层的厚度也随时效时间的增加而显著增加。通过分析IMC的形成机理，可以为该钎料的生产和应用提供一定的理论参考。