一、引言
隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電子封裝技術(shù)對(duì)于導(dǎo)電材料的要求日益提高。可焊錫導(dǎo)電銅漿作為一種重要的電子封裝材料，其性能直接影響到電子產(chǎn)品的質(zhì)量與壽命。其中，銅含量是可焊錫導(dǎo)電銅漿的關(guān)鍵參數(shù)之一，它可能對(duì)固化層的壽命產(chǎn)生顯著影響。因此，深入研究銅含量與固化層壽命之間的關(guān)系具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
二、實(shí)驗(yàn)材料與方法
（一）實(shí)驗(yàn)材料
本實(shí)驗(yàn)采用先進(jìn)院（深圳）科技有限公司生產(chǎn)的
研鉑牌 YB5109 可焊錫導(dǎo)電銅漿。該銅漿具有良好的導(dǎo)電性、可焊性等特點(diǎn)，在電子封裝領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
精心制備了五組不同銅含量的 YB5109 可焊錫導(dǎo)電銅漿樣品，其銅含量分別設(shè)定為 30%、40%、50%、60% 和 70%。將這些樣品均勻涂覆在尺寸為 50mm×50mm×1mm 的陶瓷基材上，按照標(biāo)準(zhǔn)固化工藝（固化溫度 150℃，固化時(shí)間 60 分鐘）制備成固化層樣品，每種銅含量的樣品制備 10 個(gè)，用于后續(xù)的各項(xiàng)測試。
（三）測試方法
-
熱循環(huán)測試：采用高精度熱循環(huán)試驗(yàn)箱，設(shè)定溫度范圍從 -40℃到 120℃，升降溫速率控制在 10℃/ 分鐘，進(jìn)行 500 次循環(huán)測試。每 50 次循環(huán)后，使用四探針電阻測試儀測量固化層樣品的電阻值，并借助光學(xué)顯微鏡觀察樣品表面是否出現(xiàn)裂紋、剝離等微觀缺陷。記錄不同銅含量樣品在測試過程中電阻值超出初始值 20% 或出現(xiàn)明顯微觀缺陷時(shí)的循環(huán)次數(shù)。
-
濕度測試：將樣品置于濕度為 90% RH 的恒溫恒濕試驗(yàn)箱中，持續(xù)時(shí)間為 1000 小時(shí)。在測試過程中，每隔 100 小時(shí)使用絕緣電阻測試儀測量樣品的絕緣電阻值，同時(shí)觀察樣品外觀是否有變色、膨脹等現(xiàn)象。以絕緣電阻值降至初始值的 50% 或出現(xiàn)明顯外觀變化作為判定樣品失效的標(biāo)準(zhǔn)，記錄不同銅含量樣品的失效時(shí)間。
-
鹽霧測試：依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鹽霧試驗(yàn)方法（GB/T 10125-2012），將樣品放置在鹽霧試驗(yàn)箱中，鹽霧濃度設(shè)定為 5% NaCl 溶液，噴霧壓力為 0.07MPa - 0.17MPa，試驗(yàn)時(shí)間為 720 小時(shí)。在測試期間，每 120 小時(shí)取出樣品，用電子天平測量樣品的質(zhì)量損失，并用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察樣品表面的腐蝕形貌，以質(zhì)量損失超過 10mg/cm2 或表面出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕坑洼作為樣品失效的依據(jù)，統(tǒng)計(jì)不同銅含量樣品的耐鹽霧壽命
三、結(jié)果與討論
（一）熱循環(huán)測試結(jié)果
在熱循環(huán)測試過程中，銅含量為 30% 的樣品在經(jīng)過 200 次循環(huán)后，電阻值平均上升了 35%，且有 3 個(gè)樣品表面出現(xiàn)了輕微裂紋；銅含量為 40% 的樣品在 300 次循環(huán)后電阻值上升約 25%，僅有 1 個(gè)樣品出現(xiàn)微觀裂紋；當(dāng)銅含量為 50% 時(shí)，在 400 次循環(huán)后電阻值的增幅控制在 20% 以內(nèi)，且未發(fā)現(xiàn)明顯的表面缺陷。然而，銅含量為 60% 的樣品在 350 次循環(huán)時(shí)電阻值突然上升了 40%，同時(shí)有 4 個(gè)樣品出現(xiàn)了局部剝離現(xiàn)象；銅含量為 70% 的樣品在 300 次循環(huán)后電阻值就出現(xiàn)了大幅波動(dòng)，平均上升幅度達(dá)到 50%，且多數(shù)樣品表面出現(xiàn)了明顯的裂紋與剝離。通過對(duì)數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析可知，銅含量在 40% - 50% 之間時(shí)，固化層在熱循環(huán)過程中的穩(wěn)定性相對(duì)較高，熱循環(huán)壽命較長。這是因?yàn)樵诖算~含量范圍內(nèi)，銅顆粒能夠形成較為均勻且穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，在熱應(yīng)力作用下，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的破壞程度相對(duì)較小，從而有效維持了固化層的導(dǎo)電性能與結(jié)構(gòu)完整性。
（二）濕度測試結(jié)果
濕度測試數(shù)據(jù)顯示，銅含量為 30% 的樣品在 400 小時(shí)的濕度測試后，絕緣電阻值下降了 60%，并且樣品表面出現(xiàn)了明顯的變色與輕微膨脹；銅含量為 40% 的樣品在 600 小時(shí)后絕緣電阻值下降約 40%，外觀變化相對(duì)較小；當(dāng)銅含量為 50% 時(shí)，在 800 小時(shí)的測試中，絕緣電阻值僅下降了 30%，且無明顯外觀劣化。而銅含量為 60% 的樣品在 500 小時(shí)時(shí)絕緣電阻值下降幅度達(dá)到 50%，同時(shí)表面有銅綠生成；銅含量為 70% 的樣品在 400 小時(shí)內(nèi)絕緣電阻值就急劇下降了 70%，且表面出現(xiàn)了嚴(yán)重的氧化與膨脹現(xiàn)象。由此可見，在高濕度環(huán)境下，銅含量為 40% - 50% 的固化層表現(xiàn)出較好的耐濕性，其壽命相對(duì)較長。這是由于適當(dāng)?shù)你~含量既能夠保證一定的導(dǎo)電性能，又能減少因銅含量過高而導(dǎo)致的氧化反應(yīng)，同時(shí)較低的銅含量也降低了水分滲透引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)對(duì)固化層絕緣性能的破壞。
（三）鹽霧測試結(jié)果
鹽霧測試結(jié)果表明，銅含量為 30% 的樣品在 300 小時(shí)的鹽霧測試后，質(zhì)量損失達(dá)到了 15mg/cm2，表面出現(xiàn)了大量的腐蝕坑洼；銅含量為 40% 的樣品在 400 小時(shí)后質(zhì)量損失約 12mg/cm2，腐蝕程度相對(duì)較輕；當(dāng)銅含量為 50% 時(shí)，在 500 小時(shí)的測試中，質(zhì)量損失控制在 10mg/cm2 以內(nèi)，表面腐蝕形貌較為均勻。而銅含量為 60% 的樣品在 400 小時(shí)時(shí)質(zhì)量損失就超過了 10mg/cm2，且局部腐蝕嚴(yán)重；銅含量為 70% 的樣品在 350 小時(shí)內(nèi)質(zhì)量損失高達(dá) 18mg/cm2，表面出現(xiàn)了深度腐蝕坑和銅的腐蝕產(chǎn)物堆積。綜合分析可得，銅含量在 40% - 50% 之間時(shí)，固化層具有較好的耐鹽霧性能，鹽霧壽命相對(duì)較長。這是因?yàn)榇算~含量范圍能夠在形成有效導(dǎo)電通路的同時(shí)，使固化層具備一定的致密性，從而有效阻擋鹽霧中的腐蝕性離子對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的侵蝕。
四、結(jié)論
通過對(duì)先進(jìn)院（深圳）科技有限公司
研鉑牌 YB5109 可焊錫導(dǎo)電銅漿中銅含量變化對(duì)固化層壽命影響的研究，在熱循環(huán)、濕度、鹽霧等多種測試條件下均發(fā)現(xiàn)，銅含量并非越高越好，而是存在一個(gè)較為合適的范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)，固化層能夠在不同環(huán)境因素作用下保持較好的性能穩(wěn)定性，具有較長的壽命。這一研究結(jié)果對(duì)于可焊錫導(dǎo)電銅漿的配方優(yōu)化、生產(chǎn)工藝改進(jìn)以及在電子封裝等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義，有助于提高相關(guān)電子產(chǎn)品的可靠性和使用壽命，同時(shí)也為進(jìn)一步研究導(dǎo)電銅漿的性能提供了有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。在未來的研究中，可以進(jìn)一步探索銅含量與其他添加劑或工藝參數(shù)之間的協(xié)同作用，以進(jìn)一步提升可焊錫導(dǎo)電銅漿的綜合性能。
以上數(shù)據(jù)僅供參考，具體性能可能因生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品規(guī)格而有所差異。
