马艳艳，赵鹤然，田爱民，康 敏，李莉莹，曹丽华

（1.中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳 110032；2.沈阳农业大学信息与电气工程学院，沈阳 110866；3.中国科学院金属研究所，沈阳 110016）

1 引言

AuSn20是一种常见的无铅焊料，常用于集成电路的芯片粘结和陶瓷外壳密封。当Au和Sn的质量分数分别为80%和20%时，在278℃的较低温度下即可完成共晶反应，也不需要助焊剂[1-2]。这种焊料导热率和剪切强度很高，在电子封装中常用作芯片的焊接材料，又以其较高的稳定性、耐腐蚀性和润湿性，在高可靠的气密封装中应用广泛[3-4]。

空洞是一种较为常见的密封质量隐患，它的存在会使产品的封盖强度和气密性降低，随着服役时间的延长，极易诱发多种致命的失效模式。高可靠器件对密封空洞控制有严格要求。AuSn密封过程复杂且伴随着空洞的生成和消散，在反应的不同阶段空洞产生的机理并不唯一。空洞形成的影响因素有多种，包括温度曲线、焊接压力、原材料表面状态、焊料环设计、焊接气氛等[5-6]。此外，柯肯达尔效应是化合物间形成空洞的一个重要原因[7-8]。

针对空洞的形成问题，文章阐述了AuSn20焊料在高可靠陶瓷外壳密封过程中的反应过程，开展了空洞的形貌观察，讨论了几种典型空洞的微观形貌、形成机理及抑制措施。

2 AuSn20焊料密封反应过程

AuSn20焊料密封反应过程发生在盖板（可伐合金）、AuSn20焊料环、陶瓷管壳之间，其结构示意图如图1所示。

图1 密封结构示意图

AuSn20焊料工艺曲线包括升温AB、保温BC、升温CD、保温DE、降温EF 5个阶段，如图2所示。……