《表3 未时效C钎料焊点界面EDX结果(原子分数,%)》

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《Sn-5Sb-CuNiAg/Ni微焊点抗时效性能的研究》


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图4为未时效的C钎料焊点界面形貌图。表3为图4中对应点的EDX分析结果,从图中点(1)的原子分数来看,Ni的原子分数为33.35%,Cu的原子分数为24.21%,Sn的原子分数为43.16%,Cu和Ni的总原子分数与Sn原子分数接近6/5,可大致推测浅灰色化合物为(Cu,Ni)6Sn5。而图中点(2),Ni的原子分数为90.96%,故该层为含Ni量比较高的新生相。从图中点(3)的原子分数来看,Ni的原子分数为97.46%,推测暗灰色物质为Ni层。钎料一旦熔化与Ni层和体钎料里的Cu接触瞬间就会形成(Cu,Ni)6Sn5,此时由于铜基板中的铜隔着Ni层,因而扩散较慢,界面上的Cu含量较低,界面主要形成(Cu,Ni)6Sn5。随着时效时间的延长,IMC开始生长增厚,形貌从不规则的锯齿状逐渐向平缓均匀的层状转变,而C钎料焊点析出的IMC厚度比D钎料焊点析出的Ni3Sn4和E钎料焊点析出的(Cu,Ni)6Sn5IMC层厚度要薄。分析认为,C钎料中可以提供充足的Cu和Ni原子,可快速形成较厚的(Cu,Ni)6Sn5。同时,由于(Cu,Ni)6Sn5的存在,Ni层上的Ni原子很难通过较厚的IMC层与体钎料发生反应。随着反应时间的延长,体钎料中剩余部分的Ni和Cu原子会在界面处继续形成(Cu,Ni)6Sn5。由于Ni层与体钎料的Ni原子浓度梯度较小,因此在体钎料中加入Ni可以抑制基板中Ni元素的消耗。同时,由于C体钎料与界面处的Ni原子浓度差比E体钎料与界面处的Ni原子浓度差小,C钎料中的Ni元素可能会抑制界面(Cu,Ni)6Sn5的生长,界面IMC层生长越来越慢,所以化合物厚度也相对较薄。同样,随着时效时间的延长,D钎料中的Ni与Sn接触形成Ni3Sn4。E钎料与基板上的Cu,Ni反应,生成IMC,因此D,E钎料中的化合物的厚度会不断的增长。高温下(Cu,Ni)6Sn5脆性大[6],较厚的(Cu,Ni)6Sn5层增加了钎料的脆性。因此相比于D,E钎料,C钎料具有更良好的抗热时效性能。