1. 研究目的与意义（文献综述）

随着现代电子技术的发展和电子产品的广泛应用，与之相关的集成电路的技术也在快速进步。其中电子封装技术承担着为功率器件或芯片提供可靠的工作环境并实现与外界的连接，而焊接是电子封装的重要组成部分。近些年来，由于环境和健康方面的考虑，无铅焊料作为传统锡铅焊料的替代品受到了广泛的关注。在几种无pb的合金中，sn-ag-cu合金的性能优于sn-ag-bi、sn-zn-bi、sn-cu等合金，其与sn-ag共晶合金相比熔点低、力学性能优越和可焊性好[5]。功率器件的加载形式以高温和高的温度变化为主，焊点主要的失效原因主要为在加载和服役过程中，金属间化合物（imc）的长大使得其界面连接强度有所下降，焊点中的空洞使得连接强度下降，因此保证或提升其良好的可焊性和可靠性显得尤为重要。目前的研究现况，主要围绕sn-ag-cu焊料的性能研究以改善焊点的性能，大量的添加剂的加入如稀土、bi、in、cu、ni和zro₂或加入超声波等技术进行辅助焊接来达到改善组织的效果。

2003年，j.y. tsai等人[1]研究了关于掺杂少量ni的cu与sn3.5ag焊料反应。通过比较sn3.5ag、sn3.5ag0.1ni、sn3.5ag0.5ni和sn3.5ag1.0ni焊料在240℃下的组织形态，他们发现在cu与掺杂不同ni含量的sn-ag焊料反应中，形成的金属间化合物与ni浓度无关。对于掺杂ni的焊料，cu₆sn₅相中含有少量的ni。随着反应时间的增加，化合物cu₃sn随后出现在cu₆sn₅和cu之间。ni的加入使界面处金属间化合物的量大幅度增加。ni的加入也产生了两个不同的cu₆sn₅区域，外部区域包含更多的ni，内部区域包含更少的ni。

2005年，n.s. bosco等人[2]研究了在cu–sn合金体系中瞬态液相粘合产生的接头强度。通过采用电子束法在抛光的ods铜棒表面镀上50lm的铜，并在真空炉中进行粘接，最终发现在cu-sn体系中，tlp键合产生的接头的强度和韧性敏感地依赖于由热历史决定的端部组织。通过将d相转化为d (cu)微观结构，可以提高材料的强度和韧性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备： 复合钎料选用sn-ag、sn-pb、sn-3.0ag-0.5cu（sac305）和纯sn四种钎料，针对不同的应用条件及焊接要求，复合钎料的制备方法有很多，被应用较多的主要有机械球磨法、原位合成法和三层式钎料系统等。此次实验选用的机械球磨法和烧结法制作复合钎料，将按一定比例配置好的钎料粉末和增强相粉末放入球磨机中，依靠球磨机的均匀搅拌混合成均匀粉末。将混好的粉末烘干之后放入不锈钢模具中，置于液压机下以500mpa的压力单轴冷压成型。将冷压后的圆柱体放入高真空管式电阻炉中，在175℃下真空烧结2h，待冷却至室温后取出，制成复合钎料片。

材料表征： x 射线透视仪或超声波探测仪对其焊点中的气孔进行测试；扫描电镜(sem)分析拉伸断口形貌和界面的imc，同时检测imc的成分和元素的扩散分布。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译，明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备，确定技术方案，并完成开题报告。

第4－8周：按照设计方案，制备复合钎料片。

第9－13周：使用制备的复合钎料对t2紫铜进行钎焊，探究随着焊接时间的延长接头显微结构及相组成的演变规律并解释机理。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]tsai, j. y., hu, y. c., tsai, c. m., amp; kao, c. r.(2003). a study on the reaction between cu and sn3.5ag solder doped with smallamounts of ni. journal of electronic materials, 32(11), 1203-1208.

[2]bosco ns, zok fw. strength of joints produced bytransient liquid phase bonding in the cu–sn system. acta materialia.2005;53(7):2019-27.

[3]ji h, wang q, li m. microstructural evolution oflead-free solder joints in ultrasonic-assisted soldering. journal of electronicmaterials. 2016;45(1):88-97.