Ag含量對(duì)Sn-Ag-Cu可靠性的影響
發(fā)布時(shí)間:2012/10/8 19:37:46 訪問次數(shù):1782
圖8.4是三種不同Ag含量的Sn-Ag-Cu裼膏的焊NCP1217D100R2G點(diǎn)經(jīng)高低溫沖擊后所得到的金相圖,然經(jīng)500個(gè)周期的溫度沖擊后,三種不同錫膏的焊點(diǎn)均未出現(xiàn)裂紋缺陷,但三者的金相組織結(jié)構(gòu)已出現(xiàn)差異性變化,Ag含量低的Sn96.5/Ag3.O/Cu0.5其焊點(diǎn)組織幾乎沒有變化,Ag含量高的Sn95.5/Ag4.O/Cu0.5其焊點(diǎn)組織變化最明顯。可以想象,若上述三種焊點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行高低溫沖擊試驗(yàn),則其Ag含量高的焊點(diǎn)將會(huì)先出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象。
為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?其原因在于在再流焊過程中隨著Ag含量的增高(Ag含量>3.5%),以及再流焊時(shí)間延長(zhǎng),冷卻速率慢時(shí),焊料中的金屬化合物Ag3Sn會(huì)迅速生成,而Ag含量低于3%時(shí)幾乎見不到Ag3Sn,通常在Sn-Ag-Cu中金屬化合物Ag3Sn呈針狀或小金屬板狀,并存在于焊點(diǎn)的焊接觸面處,當(dāng)它受到溫度的沖擊后,焊點(diǎn)的焊接觸面處全出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象,以致焊點(diǎn)失效,上述現(xiàn)象如圖8.5和圖8.6所示。
此外,在使用不同Ag含量的SAC錫膏對(duì)有關(guān)片式元器件墓碑缺陷率影響的試驗(yàn)中,同樣發(fā)現(xiàn)高Ag含量的SAC錫膏發(fā)生墓碑缺陷率高于低Ag含量的SAC錫膏發(fā)生墓碑缺陷率,如圖8.7所示。圖中的數(shù)據(jù)表明Sn-3.5Agl-Cu的墓碑率最高。墓碑率隨著配方中Ag含量的減少而下降,因?yàn)樗纬葾g3Sn金屬間化合物較少,故降低了墓碑缺陷率。
因此,目前各國科技工作者都紛紛加強(qiáng)Sn-Ag-Cu的深化研究,并主張使用低Ag含量的錫膏,如Sn-3.OAg-0.5Cu,以及Sn-3.OAg-0.5Cu-0.8Sb成分的錫膏已廣泛使用,表8.2是已經(jīng)報(bào)道的Sn-Ag-Cu無鉛焊料的性能表。
圖8.4是三種不同Ag含量的Sn-Ag-Cu裼膏的焊NCP1217D100R2G點(diǎn)經(jīng)高低溫沖擊后所得到的金相圖,然經(jīng)500個(gè)周期的溫度沖擊后,三種不同錫膏的焊點(diǎn)均未出現(xiàn)裂紋缺陷,但三者的金相組織結(jié)構(gòu)已出現(xiàn)差異性變化,Ag含量低的Sn96.5/Ag3.O/Cu0.5其焊點(diǎn)組織幾乎沒有變化,Ag含量高的Sn95.5/Ag4.O/Cu0.5其焊點(diǎn)組織變化最明顯。可以想象,若上述三種焊點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行高低溫沖擊試驗(yàn),則其Ag含量高的焊點(diǎn)將會(huì)先出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象。
為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?其原因在于在再流焊過程中隨著Ag含量的增高(Ag含量>3.5%),以及再流焊時(shí)間延長(zhǎng),冷卻速率慢時(shí),焊料中的金屬化合物Ag3Sn會(huì)迅速生成,而Ag含量低于3%時(shí)幾乎見不到Ag3Sn,通常在Sn-Ag-Cu中金屬化合物Ag3Sn呈針狀或小金屬板狀,并存在于焊點(diǎn)的焊接觸面處,當(dāng)它受到溫度的沖擊后,焊點(diǎn)的焊接觸面處全出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象,以致焊點(diǎn)失效,上述現(xiàn)象如圖8.5和圖8.6所示。
此外,在使用不同Ag含量的SAC錫膏對(duì)有關(guān)片式元器件墓碑缺陷率影響的試驗(yàn)中,同樣發(fā)現(xiàn)高Ag含量的SAC錫膏發(fā)生墓碑缺陷率高于低Ag含量的SAC錫膏發(fā)生墓碑缺陷率,如圖8.7所示。圖中的數(shù)據(jù)表明Sn-3.5Agl-Cu的墓碑率最高。墓碑率隨著配方中Ag含量的減少而下降,因?yàn)樗纬葾g3Sn金屬間化合物較少,故降低了墓碑缺陷率。
因此,目前各國科技工作者都紛紛加強(qiáng)Sn-Ag-Cu的深化研究,并主張使用低Ag含量的錫膏,如Sn-3.OAg-0.5Cu,以及Sn-3.OAg-0.5Cu-0.8Sb成分的錫膏已廣泛使用,表8.2是已經(jīng)報(bào)道的Sn-Ag-Cu無鉛焊料的性能表。
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