等温时效对In-3Ag/Cu焊接界面组织演变特征的影响

通过加速温度时效方法针对电子器件可靠性评估中等温时效对In-3Ag焊料显微观组织和剪切性能的影响进行研究。采用扫描电镜(SEM)、能量色散仪(EDS)和X射线衍射(XRD)分别对焊点基体及其与铜基板界面金属间化合物层的组织结构进行观察和分析,采用力学试验机测试焊点的剪切强度,并通过SEM观察分析其断裂特征。结果表明:随着等温时效时间延长,基体中二次相AgIn2显著长大,由颗粒状转变为大块状;界面IMC层(成分为(Ag,Cu)In2)的厚度逐渐增加,其生长由组元扩散速率控制;焊点剪切强度呈下降趋势,由焊后的5.94 MPa降至时效1000 h后的2.35 MPa;在100℃分别时效100、250、500和750 h后,焊点剪切失效均呈焊料内部韧性断裂模式,时效1000 h后,断裂模式转变为韧脆混合断裂。

纳米Ag颗粒/In-3Ag复合焊料的微观组织演变

通过外向法制备纳米Ag颗粒/In-3Ag复合焊料,研究在多次回流过程中,添加不同含量的纳米Ag颗粒对In-3Ag焊料焊点基体组织和界面IMC层(intermetallic compound)的影响规律,采用SEM、HRTEM、能量色散仪(EDS)和电子探针(EPMA)分别对焊点基体及IMC层的微观结构及成分进行观察和分析。研究结果表明:纳米Ag颗粒能诱发晶粒成核,多次回流后,复合焊料基体中颗粒状二次相AgIn2没有明显长大现象;通过塞积扩散通道和表面吸附效应,纳米Ag颗粒能显著抑制焊料界面IMC层在多次回流过程的生长;纳米Ag颗粒的合适添加量为0.5%(质量分数,下同),当添加1%时,颗粒团聚,导致界面处出现球形AgIn2,降低焊料的力学性能。