本文關鍵詞：極低溫Sn基焊點性能及壽命預測

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【摘要】：隨著我國航空航天事業(yè)的發(fā)展,對外太空的探索不斷地推進著電子器件高可靠性的研發(fā)。由于深空工作時,電子器件經歷著復雜的外部環(huán)境,力學環(huán)境、熱環(huán)境、空間輻照環(huán)境等,其中晝夜溫差大、變化速率快的特點可能給電子器件的焊點帶來毀滅性的失效。而以往的研究都集中在-55℃~+125℃溫度區(qū)間,對極限低溫研究較少,這一系列的需求與因素都促使著對焊點極限低溫條件下的可靠性進行研究。根據以上要求,本實驗設計了63Sn37Pb/Cu和Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊點的極限低溫力學性能實驗,溫度分別為20℃、-50℃、-100℃、-150℃和-196℃,應變速率分別為0.01/s和0.001/s的低溫拉伸實驗;極限低溫(-196℃)存儲后的拉伸性能和微觀組織演變研究;有限元模擬極限低溫熱沖擊下焊點的應力分布和壽命預測。進而得到焊點在極限低溫下的力學性能、焊點內部微觀組織和金屬間化合物演變以及焊點在極限溫差環(huán)境熱沖擊下的失效模式及失效機理。研究結果表明,兩種焊點的抗拉強度隨著溫度的降低呈現先升高后降低的趨勢,較高的應變速率下焊點的抗拉強度較高,并且極限低溫下焊點的抗拉強度都高于相應條件下焊點常溫抗拉強度。對兩種焊點不同溫度和應變速率下相應的斷口進行SEM和EDX分析,發(fā)現常溫斷裂在焊點的釬料中,呈現韌性斷裂方式,低溫斷裂在IMC/釬料界面和IMC層中,呈現脆性斷裂方式。說明兩種焊點均在一定的低溫下發(fā)生了韌脆轉變。溫度越低,應變速率越大,脆斷現象越易發(fā)生。極限低溫-196℃儲存25天內金屬間化合物并沒有變化,沒有增長,也沒有縮小。也沒有斷裂。同時,釬料基體內的微觀組織也沒有變化,說明-196℃存儲25天內Sn Pb/Cu和Sn Ag Cu/Cu兩種焊點沒有變化。并且,極限低溫存儲對Sn Pb/Cu和Sn Ag Cu/Cu兩種焊點的抗拉強度、斷裂位置與斷裂機理影響不大。有限元模擬Sn63Pb37和SAC305兩種釬料、BGA和QFP兩種封裝型號的電子器件極限低溫大溫變。相同器件類型,SAC305釬料的得到的器件壽命較高;相同釬料,QFP器件壽命更高。但是兩種器件的壽命都比-55℃~125℃溫度范圍內熱循環(huán)的壽命低很多,分別為其1/7和1/3。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG44

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