摘要
出于环境保护的考虑，在电子工业中已逐步禁止使用含铅钎料。SnAgCu系钎料合金是最具潜力的SnPb钎料替代品之一。随表面组装技术（SMT）迅速发展及微连接无铅化进程加快，电子器件中焊点数目增多及尺寸减小，无铅钎料焊点可靠性越来越受到人们关注。接头界面区金属间化合物（IMC）影响焊点可靠性。过厚的IMC会降低焊点力学性能和热疲劳性能进而影响焊点可靠性。因此，研究无铅钎料钎焊过程和服役过程中接头界面反应及微观组织对焊点可靠性具有重要意义。 本文采用正交试验方法，以焊点剪切强度为考核指标，主要研究了钎剂、钎焊工艺参数（钎焊温度、和钎焊时间）等对Sn2.5Ag0.7CuXRE/Cu钎焊焊点界面区近钎缝侧的组织与性能的影响，优选出最佳钎剂和钎焊工艺参数。在此基础上，研究了RE添加量和时效参数（时效温度、时效时间）对Sn2.5Ag0.7CuXRE/Cu钎焊焊点组织与性能的影响，分析了时效过程中焊点界面区IMC生长动力学及焊点断裂机制，并确定了最佳RE添加量。 正交试验表明：钎焊工艺对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu钎焊焊点剪切强度有较大影响。钎剂影响最大，其次是钎焊温度，钎焊时间影响最小。Sn2.5Ag0.7CuXRE/Cu钎焊焊点界面区近钎缝侧的组织主要为波浪状Cu6Sn5 IMC。随钎焊时间延长（2min～3min）、钎焊温度升高（260℃～285℃），界面区Cu6Sn5 IMC形貌由不平整度较小的波浪状转变为不平整度较大的扇贝状，即界面粗糙度逐渐增大，厚度随之增加。270℃钎焊180s后的Sn2.5Ag0.7CuXRE/Cu钎焊焊点剪切强度均最大，对应地Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu钎焊焊点界面区Cu6Sn5 IMC厚度薄（2.2μm），界面光滑（粗糙度为1.26μm），焊点剪切强度值最高（47.5MPa）。 时效试验表明：随时效时间延长、时效温度升高，Sn2.5Ag0.7CuXRE/Cu焊点剪切强度明显下降，焊点剪切断口由韧性断裂逐渐向韧性+脆性断裂过度。焊点界面区Cu3Sn IMC和Cu6Sn5 IMC的厚度与时效时间平方根均呈线性关系，可用方程X=X0+ 表示。添加0.1％ RE时，界面区Cu3Sn IMC和Cu6Sn5 IMC生长系数最小，激活能最大，值分别为92.25 KJ/mol，81.74 KJ/mol，即在时效过程中Cu6Sn5 IMC对焊点可靠性影响较大；添加0.1％ RE能够抑制界面区金属间化合物生长，从而提高焊点可靠性。
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