纳米锑掺杂对回流焊Sn-3.0Ag-0.5Cu-xSb焊点界面IMC生长的影响机理

摘要

研究了纳米锑掺杂对回流焊过程中Sn-3.0Ag-0.5Cu-xSb(x=0,0.2％,1.0％和2.0％)焊点界面金属间化合物(IMC)生长动力学的影响.借助扫描电镜(SEM)观察了焊点的微观结构,利用X射线能谱分析(EDX)及X射线衍射谱仪(XRD)确定了IMC的相和成分.结果表明,部分纳米锑颗粒溶解在富锡相中形成SnSb二元相,部分纳米锑颗粒溶解在Ag3Sn相中形成Ag3Sb相,剩余部分沉降在界面Cu6Sn5金属间化合物层表面.随着纳米锑含量的增加,IMC厚度减小.当纳米锑的含量为1.0％时,IMC厚度最小.通过曲线拟合,确定出界面IMC层生长指数和扩散系数.结果表明,IMC层生长指数和扩散系数均随着纳米锑含量的增加而减小.当纳米锑的含量为1.0％,IMC层生长指数和扩散系数均有最小值,分别为0.326和10.31×10-10 cm2/s.由热力学相图和吸附理论可知,Sn,Sb元素之间易形成SnSb化合物,引起Sn元素的活性、Cu-Sn金属间化合物形成的驱动力和界面自由能下降,从而导致Cu6Sn5金属间化合物生长速率下降,抑制IMC生长.