隨著汽車電子,移動電子以及大功率集成電子設(shè)備朝向高密度化、微型化、多功能化等方面的發(fā)展。板級封裝電子元器件內(nèi)互連微焊點(diǎn)所受服役環(huán)境越來越苛刻。在實(shí)際服役過程中互連微焊點(diǎn)往往經(jīng)歷著熱、電、力載荷的共同作用,多種載荷的耦合作用不僅影響了PCB板的響應(yīng)特征而且對焊點(diǎn)的失效機(jī)理有著顯著的影響。因此,本文以Sn-Ag-Cu系無鉛焊點(diǎn)為載體,研究了在熱-力耦合（溫度-振動耦合）、熱-力-電耦合作用下,PCB板的響應(yīng)特征和微焊點(diǎn)的失效機(jī)理。測量了溫度、振動、電耦合下板級應(yīng)變、頻率、加速度等響應(yīng)數(shù)據(jù),研究了溫度-振動耦合、溫度-振動-電耦合下PCB板的頻率響應(yīng)和形變特征的影響規(guī)律。結(jié)果表明,溫度-振動耦合下,溫度由25oC升高到100oC,PCB板一階固有頻率下降,同時一階固有頻率下的應(yīng)變峰值沒有發(fā)生變化;溫度-振動-電耦合下,電流的施加,改變了PCB板溫度分布,降低了PCB板的一階固有頻率的同時還降低了PCB板應(yīng)變峰值,由0.001下降到0.00078。揭示出多場耦合作用下的板級載荷的復(fù)雜性。應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)分析的方法,研究了溫度-振動耦合下微焊點(diǎn)的壽命、失效模式和機(jī)制。結(jié)果表明,在一定溫度范圍和激振水平... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 單一載荷下板級互連焊點(diǎn)失效研究現(xiàn)狀
        1.2.1 力學(xué)沖擊下焊點(diǎn)失效研究
        1.2.2 溫度載荷下焊點(diǎn)失效研究
        1.2.3 電載荷下焊點(diǎn)失效研究
    1.3 耦合作用下板級封裝可靠性研究現(xiàn)狀
        1.3.1 焊點(diǎn)失效研究現(xiàn)狀
        1.3.2 PCB板振動響應(yīng)的研究現(xiàn)狀
    1.4 目前研究存在的問題
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 試驗(yàn)材料、方法與設(shè)備
    2.1 試驗(yàn)材料與元器件的制備
        2.1.1 釬料合金
        2.1.2 元器件的制備
    2.2 振動測試方法與設(shè)備
    2.3 溫度、電載荷施加方法與設(shè)備
    2.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)施
    2.5 PCB板振動響應(yīng)測量方法
        2.5.1 錘擊測量法
        2.5.2 激振器測量法
    2.6 焊點(diǎn)失效準(zhǔn)則判定
    2.7 本章小結(jié)
第3章 振動載荷下互連焊點(diǎn)失效特征研究
    3.1 焊點(diǎn)失效動態(tài)演變過程
        3.1.1 焊點(diǎn)斷裂數(shù)字化表征
        3.1.2 焊點(diǎn)斷口形貌分析
    3.2 焊點(diǎn)壽命特征分析
        3.2.1 釬料組成對焊點(diǎn)壽命的影響
        3.2.2 特征頻率對焊點(diǎn)壽命的影響
        3.2.3 激振水平對焊點(diǎn)壽命的影響
        3.2.4 應(yīng)力水平對焊點(diǎn)壽命的影響
    3.3 焊點(diǎn)失效模式分析
        3.3.1 焊點(diǎn)斷裂特征
        3.3.2 斷裂機(jī)理分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 熱-力耦合下板級響應(yīng)和載荷特征研究
    4.1 溫度作用下PCB板振動響應(yīng)特征
        4.1.1 頻率響應(yīng)分析
        4.1.2 形變響應(yīng)分析
        4.1.3 加速度響應(yīng)分析
    4.2 高溫下不同振動方法與板級載荷特征
        4.2.1 定頻振動
        4.2.2 掃頻振動
        4.2.3 隨機(jī)振動
    4.3 本章小結(jié)
第5章 熱-力耦合下焊點(diǎn)失效特征研究
    5.1 溫度-振動實(shí)時耦合下焊點(diǎn)壽命特征
        5.1.1 焊點(diǎn)壽命數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
        5.1.2 焊點(diǎn)壽命預(yù)測模型
    5.2 溫度-振動實(shí)時耦合下焊點(diǎn)失效模式統(tǒng)計及機(jī)理分析
    5.3 應(yīng)力水平對熱-力實(shí)時耦合下焊點(diǎn)失效特征的影響規(guī)律
        5.3.1 焊點(diǎn)壽命特征分析
        5.3.2 焊點(diǎn)斷裂模式
    5.4 不同耦合方式下焊點(diǎn)失效特征對比分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 熱-力-電三場耦合下焊點(diǎn)失效特征及機(jī)理研究
    6.1 三場耦合作用下PCB板振動響應(yīng)特征
        6.1.1 溫度分布特征
        6.1.2 頻率響應(yīng)特征
        6.1.3 形變特征對比
    6.2 三場耦合作用下焊點(diǎn)壽命特征
        6.2.1 壽命統(tǒng)計分析
        6.2.2 壽命預(yù)測模型
    6.3 三場耦合作用下焊點(diǎn)失效機(jī)理分析
        6.3.1 斷裂模式
        6.3.2 焊點(diǎn)斷裂數(shù)字化表征
        6.3.3 大電流作用下的焊點(diǎn)斷裂分析
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[10]板級封裝焊點(diǎn)中熱疲勞裂紋的萌生及擴(kuò)展過程[J]. 林健,雷永平,趙海燕,魯立.  稀有金屬材料與工程. 2010(S1)

博士論文
[1]無鉛微互連焊點(diǎn)力學(xué)性能及疲勞與電遷移行為的尺寸效應(yīng)研究[D]. 秦紅波.華南理工大學(xué) 2014
[2]結(jié)構(gòu)和組織不均勻性對無鉛微焊點(diǎn)電遷移行為影響的研究[D]. 岳武.華南理工大學(xué) 2014
[3]純錫覆層晶須生長及無鉛焊點(diǎn)電遷移的研究[D]. 張金松.華中科技大學(xué) 2008

碩士論文
[1]球柵陣列焊點(diǎn)與Cu基板界面在熱/電/振動載荷下的失效機(jī)理[D]. 翟大軍.重慶大學(xué) 2014



本文編號：3269831