如何让SAC锡膏机械可靠性更高-深圳福英达
如何让SAC锡膏机械可靠性更高-深圳福英达
SAC系列的锡膏是半导体封装中较为常见的中温焊料。这种锡膏可以用在较高温度环境下的焊接工作，焊后强度可观。但是随着焊点受到的热应力的累计，焊点和芯片之间由于热膨胀系数差异而出现一定程度的变形，且焊点的断裂模式会随着时间推移发生变化，最终导致焊点的强度下降和失效，因此研究如何提高焊料的强度是非常有必要的。为了实现更高的焊点强度，可以选择在锡膏焊料加入微量金属起到增强作用。
Steenmann, Richter和Licht 将添加了微量金属的焊料制作成拉伸试样，其中焊料在铜基板的腔体中加热。基板腔体被研磨并用TiCN进行涂覆以防止铜扩散。拉伸试件的抓握部分各长约15 mm，宽度为5 mm，整个腔体的深度为3 mm。缩小部分长26 mm，宽3 mm。焊接峰值温度涵盖300°C，350°C和400°C，而保温时间包括10分钟，20分钟，40分钟。测试焊料包括了SnAg0.4Cu0.5（SAC），SAC+Bi6（Bi6），SAC+Ni0.2（Ni02），SAC+Sb3（Sb3）。
图1. 焊料拉伸试样。
拉伸实验结果
从图2可以发现SAC焊料的杨氏模量最小，表示SAC比其他焊料更有弹性并且变形更快。与SAC相比，Ni02（黄色）和Sb3（紫色）的杨氏模量更高，表明Ni和Sb对杨氏模量有提高作用。此外，在SAC中添加6wt%的Bi（绿色）后可以发现杨氏模量和刚度的显著增加。可以说Bi的添加有助于杨氏模量的增加。SAC-BiNiSb的杨氏模量总体上高于纯SAC焊料，但低于Bi6。SnAgBiSb是最坚硬的，因此能够承受更高的应力而不会损坏。
图2. 不同焊料试样的杨氏模量。
焊料的最大承载能力（Fmax）同样反应了焊接可靠性。没有添加微量金属的SAC焊料的Fmax最小，且很少受到焊接温度和保温时间的影响。对于Ni02，随着焊接温度和保温时间增加，Fmax会有些许增加。如果分别向SAC中添加6wt%的Bi和3wt%的Sb，拉伸的最大力有着明显的提升，且Bi6的值始终更高。尽管Bi具有脆性，但其能承受的应力较高，因此SAC焊料加入少量Bi可以提高强度。此外，随着焊接温度的提高，SAC-BiNiSb的Fmax会提高，而SnAgBiSb的Fmax则下降。
图3. 不同焊料试样的最大力。
福英达锡膏
福英达致力生产多种优质的锡膏产品以满足客户对不同焊接温度和焊点强度的要求。并且福英达的锡膏粘度可定制，以满足客户对印刷和点胶等工艺的需求。欢迎与我们联系了解更多产品信息。
参考文献
Steenmann, A., Richter, J. & Licht, T. (2023). Micro-additives and their impact on tensile and fracture performance of solder. Microelectronics Reliability, vol.150.
返回列表
