本文關(guān)鍵詞：極低溫Sn基焊點(diǎn)性能及壽命預(yù)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(jìn)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(jīng)歷著復(fù)雜的外部環(huán)境,力學(xué)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(diǎn)可能給電子器件的焊點(diǎn)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(diǎn)極限低溫條件下的可靠性進(jìn)行研究。根據(jù)以上要求,本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了63Sn37Pb/Cu和Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊點(diǎn)的極限低溫力學(xué)性能實(shí)驗(yàn),溫度分別為20℃、-50℃、-100℃、-150℃和-196℃,應(yīng)變速率分別為0.01/s和0.001/s的低溫拉伸實(shí)驗(yàn);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?zé)釠_擊下焊點(diǎn)的應(yīng)力分布和壽命預(yù)測。進(jìn)而得到焊點(diǎn)在極限低溫下的力學(xué)性能、焊點(diǎn)內(nèi)部微觀組織和金屬間化合物演變以及焊點(diǎn)在極限溫差環(huán)境熱沖擊下的失效模式及失效機(jī)理。研究結(jié)果表明,兩種焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度隨著溫度的降低呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,較高的應(yīng)變速率下焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度較高,并且極限低溫下焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度都高于相應(yīng)條件下焊點(diǎn)常溫抗拉強(qiáng)度。對兩種焊點(diǎn)不同溫度和應(yīng)變速率下相應(yīng)的斷口進(jìn)行SEM和EDX分析,發(fā)現(xiàn)常溫?cái)嗔言诤更c(diǎn)的釬料中,呈現(xiàn)韌性斷裂方式,低溫?cái)嗔言贗MC/釬料界面和IMC層中,呈現(xiàn)脆性斷裂方式。說明兩種焊點(diǎn)均在一定的低溫下發(fā)生了韌脆轉(zhuǎn)變。溫度越低,應(yīng)變速率越大,脆斷現(xiàn)象越易發(fā)生。極限低溫-196℃儲存25天內(nèi)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(nèi)的微觀組織也沒有變化,說明-196℃存儲25天內(nèi)Sn Pb/Cu和Sn Ag Cu/Cu兩種焊點(diǎn)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(diǎn)的抗拉強(qiáng)度、斷裂位置與斷裂機(jī)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(nèi)熱循環(huán)的壽命低很多,分別為其1/7和1/3。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG44

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