电子封装中Cu／Cu3Sn／Cu焊点的制备工艺及组织演变

采用电镀的方法在Cu基板沉积4μm厚Sn层作为钎料,在不同参数下对双钎料Cu/Sn+Sn/Cu三明治结构进行钎焊连接,得到可形成全Cu_3Sn焊点的最优工艺参数组合为:Ar气保护下300℃,3 h,1 N。然后研究了全Cu3Sn焊点形成过程中不同金属间化合物(Cu_6Sn_5和Cu_3Sn)的生长形貌和界面反应机理。结果表明,钎焊10 min后在Cu-Sn界面形成了扇贝状的Cu_6Sn_5,并且在Cu基板与Cu_6Sn_5之间有一层很薄的Cu_3Sn出现,Cu/Cu_3Sn和Cu3Sn/Cu_6Sn_5界面较为平整。随着时间延长,上下两层Cu6Sn5相互接触并融为一体,直至液态Sn完全被消耗,而Cu_3Sn通过消耗Cu_6Sn_5而快速增长,直到界面区全部形成Cu_3Sn。

超声-TLP制备Cu-Sn焊点的组织演变及力学性能研究

利用超声辅助瞬态液相连接(超声-TLP)对Cu/Sn/Cu三明治结构进行钎焊试验,超声波的频率和功率分别为600W、20 kHz,焊接时加热温度为280℃,施加压力为0.06 MPa。在施加超声20 s后获得了全Cu_(3)Sn焊点,相比于传统TLP钎焊,大幅度提高了焊接效率;钎焊过程中,Cu_(3)Sn呈锯齿状,焊缝中Cu_(6)Sn_(5)为棒状或条状,最终转变成全Cu_(3)Sn焊点,且Cu_(3)Sn晶粒呈现出等轴晶形态。通过超声-TLP制备的全金属间化合物(IMC)焊点具有均匀的力学性能,其中Cu_(3)Sn相的杨氏模量和硬度分别为129.183.4.861 GPa,Cu_(6)Sn_(5)相的杨氏模量和硬度分别为127.586.6.110GPa。钎焊时间为2.8.20s获得的焊点剪切强度分别为31.8039.03.70.58 MPa,焊点的抗剪切强度随着焊缝中IMC的比例增加而增大。