Au-Sn焊点异质界面的耦合反应及其对力学性能的影响

摘要

为了探讨Au-Sn异质焊点耦合界面反应对界面IMC层生长行为及焊点力学性能的影响,采用回流焊技术制备Ni/AuSn/Ni和Cu/AuSn/Ni三明治结构焊点,通过扫描电子显微镜(SEM)与能谱分析(EDS)研究焊点在钎焊与老化退火中的组织演变.研究结果表明:在钎焊中Ni-Ni焊点的AuSn/Ni界面形成(Ni,Au)3Sn2金属间化合物(IMC)层,而Cu-Ni焊点的AuSn/Ni界面形成(Ni,Au,Cu)3Sn2四元IMC层,表明钎焊过程中上界面的Cu原子穿过AuSn焊料到达Ni界面参与耦合反应.在老化退火中,界面IMC层的厚度l随退火时间t延长而逐渐增大,其生长规律符合扩散控制机制的关系式:l=k(t/t0)n.在160℃和200℃退火时,(Ni,Au)3Sn2层的生长以晶界扩散和体积扩散为主.由于Cu原子的耦合作用,(Ni,Au,Cu)3Sn2层的生长以反应扩散为主.Cu-Ni异质界面焊点中,Cu的耦合作用抑制了AuSn/Ni界面(Ni,Au,Cu)3Sn2IMC层的生长,减缓了焊点剪切强度的下降速度,有利于提高焊点的可靠性.