热剪切循环下SnAgCu/Cu与SnPb/Cu界面化合物生长研究

"SnAgCu/Cu和SnPb/Cu界面热-剪切循环条件下化合物的生长行为 (2006年)" 本文详细探讨了在热-剪切循环环境下Sn-3.5Ag-0.5Cu/Cu和Sn-Pb/Cu界面的原子扩散和金属间化合物（IMCs）的生长特性。在回流焊接后，观察到在两种界面处均形成了Cu6Sn5化合物。这种化合物的形成是由于铜原子的扩散，它对Cu6Sn5的生长起着关键作用。 随着热剪切循环次数的增加，这些化合物的形态经历了从扇贝状向层状结构的转变。这表明在反复的温度变化和剪切力的作用下，化合物的厚度逐渐增加，并且这种增长遵循抛物线规律。这意味着铜原子的扩散速率决定了Cu6Sn5的生长速度和形状演变。在界面附近的焊料区域内，颗粒状的Ag3Sn逐渐聚集并长大成为块状结构，这一过程可能与界面应力、热膨胀系数差异以及不同金属间的相互作用有关。 这项研究对于理解电子封装中的界面稳定性具有重要意义，特别是在高可靠性的电子设备中，如汽车电子、航空航天和军事应用等。热-剪切循环模拟了实际使用中组件经历的热机械应力，因此，了解这些条件下化合物的行为有助于设计更稳定的焊料合金和优化组装工艺。 此外，SnAgCu合金因其无铅、环保的特性，已经成为替代传统SnPb焊料的首选。然而，SnAgCu/Cu界面的化合物生长和扩散行为与SnPb/Cu有所不同，这要求在设计和制造过程中考虑到这些差异，以确保长期服役的可靠性。 该论文深入分析了SnAgCu/Cu和SnPb/Cu界面在热-剪切循环条件下的动态行为，揭示了铜原子扩散在金属间化合物形成和演化中的主导作用，为无铅焊料的研究提供了重要的理论依据和实验数据。这对于提高电子封装的耐久性和优化相关工艺参数具有实际指导价值。