發(fā)布時(shí)間：2017-12-14 23:18

  本文關(guān)鍵詞：多場(chǎng)耦合條件下微型無鉛焊點(diǎn)蠕變行為研究

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【摘要】：隨著國(guó)際上環(huán)保法規(guī)及相關(guān)法律的陸續(xù)實(shí)施,各個(gè)國(guó)家在無鉛釬料的研發(fā)和可靠性研究上蓬勃開展。焊點(diǎn)的可靠性決定了電子封裝產(chǎn)品的服役可靠性,尤其是抗蠕變性能,并已受到普遍關(guān)注。但是對(duì)于Sn Ag Cu焊點(diǎn)在耦合條件下的蠕變性能研究卻很少有文獻(xiàn)報(bào)道。本文以廣泛應(yīng)用的Sn3.0Ag0.5Cu釬料合金為參照系,自主研制了多場(chǎng)耦合蠕變測(cè)試裝置和測(cè)試方法,通過拉伸蠕變?cè)囼?yàn),確定了耦合條件下溫度對(duì)SAC305/Cu無鉛焊點(diǎn)蠕變特性的影響,得出在當(dāng)前的應(yīng)力與溫度范圍內(nèi)的蠕變指數(shù)和蠕變激活能,并確定了蠕變本構(gòu)方程;為了研究無鉛焊點(diǎn)蠕變性能與金屬間界面化合物之間的關(guān)系,通過采用顯微硬度刻痕的新型原位觀察方法,研究了不同溫度條件下SAC305/Cu無鉛焊點(diǎn)蠕變組織特征。在同樣的試驗(yàn)條件下,研究了電流和磁場(chǎng)對(duì)SAC305/Cu無鉛焊點(diǎn)分別在高低應(yīng)力下的蠕變性能和組織變化。耦合蠕變?cè)囼?yàn)表明:所設(shè)計(jì)的耦合蠕變裝置有效可靠,能夠用于不同條件的蠕變測(cè)試。通過本實(shí)驗(yàn)條件所測(cè)得的蠕變性能參數(shù):應(yīng)力指數(shù)n為8.24,激活能Q為43.76KJ/mol,并構(gòu)建了材料的蠕變本構(gòu)方程�？梢猿醪秸J(rèn)為SAC305/Cu無鉛焊點(diǎn)的蠕變機(jī)制主要是位錯(cuò)攀移的結(jié)果,而攀移速率主要通過?-Sn的晶界滑動(dòng)過程控制。界面的原位觀察結(jié)果表明在同一加載條件下,隨著溫度的升高,釬料基體中的界面IMC達(dá)成連續(xù)的界面IMC層速率越快。溫度越高蠕變?cè)嚇拥牡诙郃g3Sn顆粒析出速度及體積越大。多場(chǎng)耦合下施加電流的SAC305/Cu無鉛焊點(diǎn),在15MPa高應(yīng)力下,蠕變壽命隨著電流密度增加而明顯降低,電流越大穩(wěn)態(tài)階段越不明顯;當(dāng)電流密度分別為70A/cm2、600A/cm2及1×103A/cm2時(shí)穩(wěn)態(tài)蠕變速率是未施加電流焊點(diǎn)的2.5倍、3.3倍及10倍;當(dāng)電流為1×103A/cm2時(shí),界面化合物厚度較未施加電流增大了0.16?m。在7MPa低應(yīng)力下,蠕變曲線能夠觀察到典型蠕變的三個(gè)階段,電流增大使焊點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)蠕變區(qū)間變窄;當(dāng)電流密度分別為70A/cm2、600A/cm2及1×103A/cm2時(shí)穩(wěn)態(tài)蠕變速率是未施加電流焊點(diǎn)的1.5倍、2.1倍及3倍,與高應(yīng)力下相比穩(wěn)態(tài)蠕變速率并未急劇增加;相同加載時(shí)間內(nèi)與無電流條件相比,隨著電流的增大,界面厚度逐漸增加,形貌由扇貝狀變?yōu)閷訝?基體組織中逐漸析出點(diǎn)狀A(yù)g3Sn,數(shù)量逐漸增多、粗化。多場(chǎng)耦合下施加磁場(chǎng)的SAC305/Cu無鉛焊點(diǎn),在15MPa高應(yīng)力下,焊點(diǎn)很快發(fā)生了失效,焊點(diǎn)幾乎沒有穩(wěn)態(tài)蠕變階段而直接進(jìn)入加速蠕變階段;試樣穩(wěn)態(tài)蠕變速率隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度增加有減小趨勢(shì),但影響不大;界面層形貌和化合物顆粒也未觀察到明顯區(qū)別,分別為起伏扇貝狀及胞狀。在7MPa低應(yīng)力下,蠕變曲線主要特征表現(xiàn)為穩(wěn)態(tài)蠕變,未出現(xiàn)加速擴(kuò)展;磁場(chǎng)強(qiáng)度增加,蠕變壽命逐漸減小;與未施加磁場(chǎng)相比穩(wěn)態(tài)蠕變速率分別提高了1.1,1.2倍;磁場(chǎng)增大使得焊點(diǎn)中化合物顆粒由胞狀長(zhǎng)大為不規(guī)則的條狀多邊形,且磁場(chǎng)越大條狀多邊形粒子越多。對(duì)比發(fā)現(xiàn),在蠕變速率和界面形貌變化上,電流對(duì)SAC305/Cu無鉛焊點(diǎn)的影響均強(qiáng)于磁場(chǎng)。
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG454

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 韓永典;荊洪陽;徐連勇;郭偉杰;王忠星;;Sn-Ag-Cu無鉛焊料的可靠性研究[J];電子與封裝;2007年03期

2 尹立孟;張新平;;電遷移致無鉛釬料微互連焊點(diǎn)的脆性蠕變斷裂行為[J];電子學(xué)報(bào);2009年02期

3 陳丹明;李金國(guó);蘇興榮;楊光;;軍用電子裝備的防霉[J];裝備環(huán)境工程;2006年04期

4 程從前;黃明亮;趙杰;薛冬峰;;均恒磁場(chǎng)對(duì)Cu與液態(tài)SnZn合金間化合物層結(jié)晶行為的影響(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年09期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張?jiān)?多物理場(chǎng)下金屬微互連結(jié)構(gòu)的電遷移失效及數(shù)值模擬研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2011年

2 陳志剛;SnAgCuRE釬焊接頭蠕變行為的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2003年

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本文編號(hào)：1289717