IMC对焊点可靠性的影响
2019-03-05 10:19
可靠性杂坛
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三、IMC厚度对焊点可靠性的影响
有学者针对纯Sn、Sn1.5Ag、Sn2.5Ag三种合金在Cu上组成的BGA焊点进行实验研究表明，IMC层存在一个临界厚度，此时的剪切强度最大。所有三种钎料的临界IMC层厚度约为0.2 μm。但三种钎料出现IMC临界厚度时的再流时间不同，纯Sn为60s，含Cu钎料约为15s。当IMC厚度薄于临界厚度时，剪切疲劳发生在钎料内部。随着再流时间的增加，剪切强度随钎料基体中Cu6Sn5的增多而增高。随着再流时间的进一步增加，界面IMC超过了临界厚度，剪切试验观察到在IMC层中发生脆断。因此，剪切强度随再流时间的增加反而降低。德国ERSA研究所的研究表明，生成的金属间化合物厚度在4 μm以下时，对焊点强度影响不大，如表1所示。正常时，焊接中通常CuSn合金层的厚度在2～4 μm之间。
表1
温度对焊点可靠性的影响是通过金属间化合物的生长状态表现出来的，图2所描述的过程还可通过金相切片分析得到证实，如图7～图10所示。
图7 沿Cu表面横断面上的SME图像
图8 焊接界面上的SME图像（150℃/10s）
图9 焊接界面上的SME图像（245℃/60s）
图10 焊接后界面横切面的SME图像
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