磁控溅射Cu-Cr合金薄膜与Sn-Ag-Cu焊料在时效处理时的界面反应

采用磁控溅射的方式沉积不同Cr含量的Cu-Cr合金薄膜,通过与Sn-Ag-Cu(SAC)焊料在240℃下回焊形成焊点结构,然后将试样置于180℃下进行真空时效处理。研究Cu-Cr合金作为凸点下金属化(UBM)层时与SAC形成焊点的焊接可靠性。使用配备能量色散X射线光谱仪的场发射扫描电镜和多功能推力测试仪等分析界面金属间化合物(IMC)的形貌及焊点的剪切强度。结果表明,SAC/Cu-Cr焊点结构在回焊后形成了不同于传统的SAC/Cu焊点扇贝状IMC的针状IMC。在时效处理后,Cr在晶界处的偏析形成了富铬层,其作为扩散阻挡层阻碍Cu扩散到IMC中,使得Cu_(3) Sn和柯肯达尔空洞的生长受到抑制。剪切强度测试结果表明,回焊后SAC/Cu-Cr试样比SAC/Cu试样具有更高的剪切强度。Cr靶电流为1.5 A的Cu-Cr合金UBM层形成的焊点结构具有较小的IMC厚度,且拥有最高的焊点剪切强度。证实了Cu-Cr合金UBM层有利于提高焊接可靠性。

Sn3.8Ag0.7Cu焊料与Fe-Ni镀层的液固界面反应

在流动的还原性气氛中,研究了共晶Sn3.8Ag0.7Cu焊料与不同Fe含量的Fe-Ni合金层的液固界面反应行为。结果表明:低Fe含量的Fe-83Ni镀层与共晶Sn3.8Ag0.7Cu焊料具有较快的液固界面反应速率,高Fe含量的Fe-53Ni镀层与共晶Sn3.8Ag0.7Cu焊料具有较慢的液固界面反应速率,在界面处可以观察到致密的FeSn2白色化合物层。而Fe-74Ni镀层与共晶Sn3.8Ag0.7Cu焊料的液固界面反应速率介于二者之间。当共晶Sn3.8Ag0.7Cu焊料与Fe-Ni镀层反应时,界面处生成的致密的FeSn2白色化合物,可以有效地阻止Fe-Ni镀层的快速消耗。