3。3 焊点力学性能实验结果及分析 16

3。3。1 剪切性能分析 16

3。3。2 断口形貌分析 19

3。4 界面显微组织分析 25

结论 31

致谢 32

参考文献 33

第一章 绪论

1。1 钎料的无铅化进程

20世纪60年代开始，第一代集成电路的诞生和发展极大推动了社会通讯技术和电子科学技术的进步，使社会的各个领域以及工业部门发生了历史性的变革，把人类带入了电子信息时代，其中，集成电路的发展得益于电子封装技术的迅速发展。电子封装即安装集成电路中内置芯片的外部管壳，采用合理工艺对内部芯片进行布置、组装、键合、连接并且与环境隔离和保护，起着安放固定密封的作用[1]。电子封装起着保护集成电路内置芯片的作用，避免水、灰尘或者有害气体对电子器件或集成电路的危害，加强了电子产品的环境适应能力，还可以减少震动，外力损伤带来的危害，为芯片与电子器件提供一个安全稳定的工作环境，并且实现与外界的互连。其中，焊接工艺技术是电子封装领域极为重要的一部分[2]。

研究表明，Pb属于剧毒物质，对人类身体健康、地球环境都有极大的损害。一方面铅离子易侵害人的神经系统，造成精神错乱，儿童体内即使存在很少的铅，也会导致终身的问题，比如严重的阅读、学习障碍，生长缓慢，反应迟钝等。另一方面丢弃的各类电子产品中所含有的铅使得地下水遭到污染[3]。而传统Sn-Pb钎料大量的投入使用，造成了很严重的铅污染。世界上很多的国家都已出台了相关政策以求改变这种情况。目前，金属铅已经被国际环境组织列为17种有毒害元素之首。早在2003年3月，中国颁布的《电子信息产品生产污染防治管理办法》规定了，为了顺应环保要求和国际市场的发展，从2006年7月1日开始，投放市场的国家重点监督目录内的电子信息产品一定不能含有有铅、汞、六价铬、聚合澳化联苯伊和聚合澳化联苯乙醚这四种物质[4]。由此可见，电子行业无铅化势在必行，甚至已经上升到了法律的层面。不仅如此，在性能方面，传统Sn-Pb钎料的剪切强度、抗蠕变能力和抗热疲劳能力差，导致焊点性能差而过早的失效。如今电子产品向着微型化，高密度方向发展，焊点的尺寸减小意味着其所承受的热力学载荷越来越高，传统的Sn-Pb钎料在剪切强度、抗热疲劳能力方面不能满足实际的生产加工要求[5]。

所以，随着环保意识的增强和在社会需要的推动下，掀起了无铅焊料的新一轮研究高潮。研究者首先对二元无铅钎料合金展开了研究，研究发现，共晶Sn-Ag在剪切强度，抗蠕变性能和抗热疲劳性能方面表现良好。但是这种钎料合金熔点高，在Cu基板上的润湿铺展性能不够理想。经过多年的开发研究，研究者在二元无铅钎料的基础上添加了第三种合金元素，研究了一系列多元合金系无铅钎料，如表1-1部分无铅钎料的成分及熔点。其中Sn-Ag-Cu是全球公认的Sn-Pb钎料最好的替代品，具有优良的力学性能和可焊性。但共晶或近共晶的Sn-Ag-Cu钎料银的含量较高，以至于无法满足现代社会“低成本、高质量”的要求，因而，第二代低银Sn-Ag-Cu钎料的研究和开发势在必行[6]。论文网

表1-1 部分无铅钎料的成分及熔点[7]

合金系 合金成分（wt。%）