1、隨著全球電子技術飛速發(fā)展，微電子封裝已成為全球最大的產(chǎn)業(yè)之一。近幾十年，電子器件正逐漸向微型化、輕便化和智能化發(fā)展，其封裝技術也進入了高密度、小間距時代。封裝后焊料合金與襯底材料形成的冶金連接為電子器件系統(tǒng)提供了必不可少的電氣、熱傳導和機械連接，因此焊料合金的焊接性能直接決定著焊點可靠性，甚至整個電子設備的服役壽命。其中，焊料合金與襯底材料之間良好的潤濕行為及適度的界面金屬間化合物層是焊點可靠連接的必要保證。尤其隨著焊點尺寸的超微化進程

2、，焊料合金與襯底材料之間的潤濕性能及產(chǎn)品服役過程中的金屬間化合物層生長對焊點可靠性的影響就顯得尤為重要。本文以Sn3Ag0.5Cu焊料合金為研究對象，研究了基板上不同鍍層元素以及回流溫度對焊料在基板上潤濕性能的影響，并探討了不同熱應力和電場條件下焊料與基板界面的金屬間化合物生長規(guī)律。全文主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　通過在Cu基板表面電鍍Ni、Ag、Ni/Ag、Ni/Au層進行潤濕試驗和微觀組織觀察，系統(tǒng)研究了鍍層元素以及回流溫度對S

3、n3Ag0.5Cu焊料潤濕性能的影響。結(jié)果表明：
　　相同溫度下，Ag鍍層增強了焊料在 Cu基板表面的潤濕性能。這是因為 Ag元素較快的擴散速率加快了焊料與基板界面的金屬間化合物形核速率，另外扇貝狀金屬間化合物中的溝槽為基板元素擴散提供了便利通道，促進了金屬間化合物的快速形成。Au元素向熔融焊料中的擴散速率更快，AuSn4金屬間化合物的快速形成促進了三相線的推移，因此，焊料在Au/Ni/Cu基板上的潤濕性能最好。而Ni元素向 Sn

4、3Ag0.5Cu焊料中的擴散速率較慢，且 Ni/Cu基板與焊料形成的(Ni, Cu)3Sn4金屬間化合物沒有溝槽狀便利通道，因此Ni鍍層降低了焊料在Cu基板上的潤濕性能。另外，回流溫度升高，焊料的粘度與表面張力下降，基板元素的擴散速率以及金屬間化合物形成速率不斷加快，促進了三相線的推移，進而提高了焊料在Cu基板上的潤濕性能。
　　通過對回流之后的印刷電路板組件進行等溫時效、熱循環(huán)與熱沖擊試驗，以研究不同服役溫度下Sn3Ag0.5C

5、u焊料合金與Cu基板界面金屬間化合物的生長規(guī)律。結(jié)果表明：等溫時效時，Cu3Sn的生長速率高于 Cu6Sn5，這是由于時效過程中，Cu原子與 Cu6Sn5反應，并在其界面形成 Cu3Sn，致使擴散到焊料與 Cu6Sn5界面的Cu原子減少，抑制了 Cu6Sn5的生長。而非等溫時效時，熱應力使焊料發(fā)生重結(jié)晶，保證了Cu原子的充足供應，因此Cu6Sn5的生長速率比Cu3Sn快。另外，研究發(fā)現(xiàn)，當采用等效時間時，等溫和非等溫時效下的金屬間化合物

6、生長規(guī)律都可以用冪律關系表示。
　　通過對回流之后的焊點加載電流，以研究電場作用下金屬間化合物的生長規(guī)律。結(jié)果表明：高溫低電流密度下，金屬間化合物的形貌演變與等溫時效類似，其厚度均逐漸增大且其形貌逐漸從扇貝狀轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫鏍?。另外，由于低電流密度不足以引發(fā)電遷移現(xiàn)象的產(chǎn)生，因此陰極處的金屬間化合物不僅沒有觀察到因極性效應引起的空洞，其厚度反而隨通電時間逐漸增加。整體而言，化學擴散力和電子風力共同作用促進了金屬間化合物的生長。因此，通電