纳米颗粒对无铅钎料改性的研究进展

李木兰¹，张亮^1,2，姜楠¹，孙磊³，熊明月¹

1. 江苏师范大学机电工程学院2. 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室3. 南京航空航天大学机电学院

摘 要：随着电子器件趋于微型化、多功能化,微电子封装中的焊点与间距互连要求更小,对焊点的可靠性提出了更高的要求,而在电子封装中钎料对焊点可靠性起着至关重要的作用。近年来,人们越来越注重绿色发展理念,对铅的毒性关注度日益增强,并且各国纷纷立法禁止使用含铅钎料,推动了无铅钎料的快速发展。但是,现有无铅钎料均存在成本高、润湿性差、可靠性低等问题。因此,探索并研发性能优异的无铅钎料任重而道远。目前,许多研究者选择在无铅钎料中添加纳米颗粒以增强复合钎料的综合性能,如金属颗粒、金属化合物颗粒、碳基纳米材料等。研究表明,纳米颗粒的加入可以细化钎料基体组织,抑制金属间化合物（IMC）的生长,提高钎料的力学性能。因此,研发颗粒增强型无铅钎料以改善钎料合金的整体性能成为研究的热点。本文综合分析了不同类型、不同尺寸、不同含量的纳米颗粒对无铅钎料组织性能的影响与作用机理,综述了添加纳米颗粒对钎料的显微组织、润湿性能、力学性能、蠕变性能、电迁移特性和可靠性的影响。此外,概述了亚微米颗粒对三维封装互连焊点的改性作用。最后,总结了纳米颗粒增强无铅钎料的不足之处,并对其未来发展进行展望,以期为日后研发高性能的颗粒增强型无铅钎料提供基础理论指导。

关键词：电子封装;无铅钎料;纳米颗粒;颗粒增强;