1 引言
电子产品在我们的生活中无处不在。在这些产品中，电子封装技术起着举足轻重的作用。随着IC制造业的迅速发展，电子封装产业面临着越来越大的挑战[1]。随着对高性能、大功率、小型化在电子产品中要求的不断扩大，电子封装正从有引线(peripherallead)封装向平面阵列(area array)无引线封装趋势发展[2]。
由于焊点既能作为电气通道，又能在芯片和基板之间提供机械连接同时提高导热率，所以它在电子封装中得到r广泛的应用[3]。因而焊点的可靠性问题是电子产品设计和使用时的核心问题之一。电子封装件的焊点在服役过程中伴随着循环的热-机械应力作用，极易发生热疲劳和蠕变。因此如何评测它的可靠性和寿命就变得非常迫切。
2 无铅焊料的发展
由于价格低廉，具有良好的导电性，优良的力学性能和可焊性，sn-Pb焊料成为连接器件和印刷电路板的首选焊接连接材料。近年来，无铅焊料的研究和开发受到了越来越广泛的重视。主要原因有：(1)研究表明Pb对人体的健康和环境有不利的影响；(2)传统的SnPb焊料剪切强度、抗蠕变和抗疲劳能力差，导致平面阵列封装的焊点过早失效；(3)电子产品应用领域的不断扩大，对焊料等互连材料提出了新的要求。
欧盟对电子产品实施RoHS(Restriction of：Haz-ardous Substances)法令无疑更加快了焊料无铅化的进程。传统Sn-Pb焊料的无铅替代品原则上应符合以下要求[4]:(1)熔点接近传统Sn-Pb焊料的熔点，特别应该接近共晶sn-Pb焊料的熔点(～183℃)；(2)与基板材料或金属材料有较好的浸润能力；(3)机械性能至少不低于Sn-Pb焊料，抗疲劳性能好；(4)与现有的液体助焊剂相匹配；(5)加工性能好；(6)以焊膏形式存在时有足够的寿命和使用性能；(7)焊后缺陷率小；(8)价格合适，供应充足；(9)毒性小，不会对人和环境产生不利影响。
国际上对无铅焊料的定义为：以Sn为基，添加Ag、Cu、Zn、Bi等元素构成的二元、三元甚至四元的共晶合金，代替SnPb焊料，其中W(Pb)应小于0．1％[5]。表1给出了常用锡基二元合金焊料的优缺点[6]。
 |
3 Sn-Ag-Cu合金的主要性能
到日前为止已出现r许多种无钳焊料系列。但是，国际上一致公认的最有可能取代铅锡焊料的足Sn-Ag-Cu合金系列[10]。这种合金系列是在Sn-Ag合金的基础上添加Cu，能够在维持Sn-Ag合金良好性能的同时，稍微降低其熔，，而且添加Cu以后，能减少所焊材料中Cu的溶解。Sn-Ag-cu的共晶成分还没有精确地确定下来。在日本认为是96．5Sn3．0Ag0．5Cu，美国认为是95．5Sn3．9Ag0．6Cu，而欧盟则是95．5Sn3．8Ag0．7Cu[7]。