焊料接头随处可见。例如，2006年7月1日，欧盟颁布法令，禁止在消费类电子产品中使用含铅焊料。本书力求理解焊料接头可靠性问题的基本理论，特别是重点介绍了焊料反应和电迁移的科学问题。以锡铅共晶焊料的熔点456 K为例，室温和100℃分别接近它熔点的0.66和0.82。为了形成良好的焊料接头，熔化的焊料和固体铜之间的润湿反应依赖于化学助焊剂。......
2025-09-29
焊料接头相互作用引起剥落增加现象
【摘要】：如上一节中所讨论，Cu/Ni/Al薄膜UBM层上的6 Sn5颗粒会由于焊料接头另一个界面上的金属间化合物的相互作用而加速剥落。若在焊接接头的另一侧上没有金属，比如说，若在Cu/Ni/Al上仅有一个共晶SnCuAg焊点，那么，剥落现象在20次回流后才能观察到。而当Au/Ni金属间化层与凸点另一侧连接时，仅仅经历5次回流就能看到剥落现象。研究SnPb焊料和无铅焊料时都发现了类似的现象。事实证明，若我们在焊点的另一侧用纯Ni代替Au/Ni，金属间化合物的剥落现象增强。
如上一节中所讨论，Cu/Ni（V）/Al薄膜UBM层上的（Cu，Ni）6 Sn5颗粒会由于焊料接头另一个界面上的金属间化合物的相互作用而加速剥落。图3.24已经做出了展示。若在焊接接头的另一侧上没有金属，比如说，若在Cu/Ni（V）/Al上仅有一个共晶SnCuAg焊点，那么，剥落现象在20次回流后才能观察到。而当Au/Ni（P）金属间化层与凸点另一侧连接时，仅仅经历5次回流就能看到剥落现象。研究SnPb焊料和无铅焊料时都发现了类似的现象。
在熔融焊料中，原子扩散率大约是10-5 cm2/s，因此原子扩散穿过直径为100μm的熔融焊点只需要10 s。由于焊点的另一侧上有Au、Ni和P，可能使其中之一增强了。事实证明，若我们在焊点的另一侧用纯Ni代替Au/Ni（P），金属间化合物的剥落现象增强。纯Ni溶解到熔融焊料中，增强了Cu6Sn5化合物的溶解，并使Ni（V）层暴露在熔融焊料中。而Cu6Sn5的溶解增强则是由于形成了（Cu，Ni）6 Sn5，体积增加导致压应变很大。
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图3.23 Al/Ni（V）/Cu薄膜上Sn-Ag-Cu焊料分别经过1次、5次、10次、20次回流后的界面SEM图像
（a）1次；（b）5次；（c）10次；（d）20次
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如图3.23所示，1次回流后，Cu层被反应消耗并转化为Cu6 Sn5，而Ni层则保持了最初状态。显然，在多次回流后，Cu/Ni/Al UBM层与共晶SnAgCu焊料间无法保持稳定。图3.22A l/Ni/Cu薄膜上经过1次、5次、10次和20次回流后的共晶SnAgCu焊料样品的横截面SEM背散射图像熔融的无铅焊料对Ni的溶解是不均匀的，且似乎是从Ni表面上的某些缺陷点上开始形成，随后横向扩散最终形成斑点。图3.24~分别为Al/Ni/Cu薄膜上的SnAgCu共晶焊料在260℃下退火5、10和20 min后的SEM背散射图像。......
2025-09-29
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2025-09-29
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