本文關(guān)鍵詞：熱遷移作用下的無鉛微焊點(diǎn)蠕變行為研究

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【摘要】：電子產(chǎn)品的密集化和小型化,導(dǎo)致封裝互連焊點(diǎn)經(jīng)受的電流密度越來越大,使得焊點(diǎn)兩端產(chǎn)生高的溫度梯度,從而引發(fā)焊點(diǎn)產(chǎn)生熱遷移效應(yīng)。再加上在互連焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)中基板、焊料以及封裝材料,他們的熱膨脹系數(shù)不同,因此會(huì)在服役過程中使焊點(diǎn)承受不同程度的隨時(shí)間變化的熱應(yīng)力,導(dǎo)致典型的蠕變變形和破壞。熱遷移效應(yīng)和蠕變變形成為了電子封裝互連的兩種不同的失效模式。可見研究耦合熱遷移作用的無鉛微焊點(diǎn)的蠕變行為尤為重要。本文設(shè)計(jì)了耦合熱遷移的蠕變實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與純?nèi)渥兊膶?shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)Cu/Sn0.7Cu/Cu焊點(diǎn)在不同應(yīng)力以及不同溫度下的蠕變性能進(jìn)行了研究,為互連焊點(diǎn)的可靠性提供了理論依據(jù)。首先研究了Cu/Sn0.7Cu/Cu焊點(diǎn)在剪切應(yīng)力為1.78MPa、2.53MPa和3.62MPa,溫度100T?℃和150T?℃條件下焊點(diǎn)蠕變性能的變化。研究表明溫度的升高可以加速焊點(diǎn)的蠕變斷裂;同時(shí)觀察了焊點(diǎn)的斷口形貌、斷裂位置以及界面金屬間化合物微觀形貌演變,對(duì)焊點(diǎn)的蠕變指數(shù)n和蠕變激活能Q進(jìn)行了求解,其結(jié)果顯示焊點(diǎn)的蠕變機(jī)制是以位錯(cuò)滑移機(jī)制為主。其次研究了Cu/Sn0.7Cu/Cu焊點(diǎn)在溫度梯度G=1046℃/cm條件下,先經(jīng)歷熱遷移250h、500h、750h和1000h后,再在剪切應(yīng)力為2.53MPa和3.62MPa,溫度100T?℃的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行蠕變。研究表明相比于純?nèi)渥?蠕變壽命降低,但是隨著熱遷移時(shí)間的增加,焊點(diǎn)的蠕變壽命則出現(xiàn)了先升高后降低的現(xiàn)象;當(dāng)熱遷移時(shí)間為250h、500h和1000h,Cu/Sn0.7Cu/Cu焊點(diǎn)的蠕變應(yīng)力指數(shù)n在3-4之間,以位錯(cuò)滑移為主要變形機(jī)制;當(dāng)熱遷移時(shí)間為750h的時(shí)候,Cu/Sn0.7Cu/Cu焊點(diǎn)的蠕變應(yīng)力指數(shù)n約等于2,以微孔聚集、晶界滑移為主要變形機(jī)制。再次,對(duì)Cu/Sn0.7Cu/Cu焊點(diǎn)在剪切應(yīng)力為1.78MPa、2.53MPa和3.62MPa,同時(shí)耦合溫度梯度G=1046℃/cm條件下,焊點(diǎn)的蠕變壽命、斷口形貌、斷裂位置以及界面金屬間化合物微觀形貌的演變進(jìn)行了觀察,對(duì)其蠕變指數(shù)n和蠕變激活能Q進(jìn)行了求解,其結(jié)果顯示隨著剪切應(yīng)力的降低,焊點(diǎn)的蠕變機(jī)制是由位錯(cuò)滑移為主轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒖拙奂�、晶界滑移機(jī)制為主。最后對(duì)在溫度150T?℃條件下等溫時(shí)效750h后,焊點(diǎn)在剪切應(yīng)力為1.78MPa、2.53MPa和3.62MPa,同時(shí)耦合溫度梯度G=1046℃/cm條件下進(jìn)行了蠕變實(shí)驗(yàn)。研究表明,時(shí)效之后焊點(diǎn)更易斷裂,這是由于等溫時(shí)效750h后焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度降低。在剪切應(yīng)力較大時(shí)(3.62MPa和2.53MPa),由于蠕變壽命很短,界面金屬間化合物的形貌幾乎沒有變化,并且焊點(diǎn)的蠕變斷裂位于焊點(diǎn)基質(zhì)內(nèi);在剪切應(yīng)力為1.78MPa下,焊點(diǎn)的斷裂發(fā)生在熱端界面金屬間化合物處,從而使焊點(diǎn)由韌性斷裂向韌-脆斷裂轉(zhuǎn)變。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN05;TG44

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本文編號(hào)：1204105