伴隨電子產(chǎn)品日益趨向無鉛化、多功能化和極小化,電子封裝互連微焊點和錫鍍層所承受的電載荷及熱載荷越來越嚴重,以致蠕變、錫須等可靠性問題越來越突出,已成為學術界和業(yè)界廣泛關注的焦點。本論文系統(tǒng)地研究了不同含量微量合金元素(Bi、Ni)對Sn-0.3Ag-0.7Cu(SAC0307)低銀無鉛釬料線性微焊點的拉伸蠕變及斷裂行為的影響,進一步研究了熱-電耦合作用下微焊點元素擴散、界面IMC生長演變規(guī)律及蠕變斷裂行為;同時,在闡明錫鍍層厚度及外加載荷對錫須生長行為的影響規(guī)律的基礎上,首次提出了外加載荷作用下鍍錫層錫須的復合生長機制。研究了不同Bi含量(1.0³.0%)和Ni含量(0.02⁰.10%)對SAC0307釬料微焊點在80¹25℃溫度和8¹5 MPa應力作用下的拉伸蠕變變形及斷裂行為的影響,并構(gòu)建了其蠕變本構(gòu)方程。結(jié)果表明:(1)微量元素(Bi、Ni)均提高了微焊點的蠕變激活能(Q)和蠕變應力指數(shù)(n),Bi、Ni含量分別為3.0%和0.05%時微焊點的抗蠕變性能最強;(2)Bi、Ni對微焊點的蠕變激活...

【文章頁數(shù)】：156 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 電子封裝概述
        1.1.1 電子封裝的定義
        1.1.2 電子封裝的無鉛化
        1.1.3 電子封裝的微小化
    1.2 蠕變理論及蠕變性能研究現(xiàn)狀
        1.2.1 蠕變理論及變形機制
        1.2.2 蠕變模型及本構(gòu)方程
        1.2.3 電子封裝焊點蠕變研究現(xiàn)狀
    1.3 錫須生長的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 錫須的定義及其危害
        1.3.2 錫須的生長機制研究
        1.3.3 錫須生長的抑制研究
    1.4 本論文的研究內(nèi)容
2 實驗材料、設備及方法
    2.1 實驗用釬料及釬劑
    2.2 樣品的制備方法
        2.2.1 線性微焊點的制備
        2.2.2 錫鍍層的制備
    2.3 實驗方法
        2.3.1 拉伸蠕變實驗
        2.3.2 熱-電耦合實驗
        2.3.3 焊點微觀組織及斷口表征方法
        2.3.4 錫須生長測試方法
3 SAC0307-xBi釬料微焊點蠕變行為研究
    3.1 引言
    3.2 SAC0307-XBi釬料微焊點蠕變變形曲線
        3.2.1 恒壓下SAC0307-xBi釬料微焊點蠕變曲線和穩(wěn)態(tài)蠕變速率
        3.2.2 SAC0307-xBi釬料微焊點蠕變激活能Q
        3.2.3 恒溫下SAC0307-xBi釬料微焊點蠕變曲線和穩(wěn)態(tài)蠕變速率
        3.2.4 SAC0307-xBi釬料微焊點蠕變應力指數(shù)n
        3.2.5 SAC0307-xBi釬料微焊點蠕變本構(gòu)方程
    3.3 Bi含量對微焊點顯微組織及界面IMC的影響
    3.4 SAC0307-xBi微焊點蠕變變形及斷裂失效機制分析
        3.4.1 SAC0307-xBi微焊點蠕變變形機制
        3.4.2 SAC0307-xBi微焊點蠕變斷口形貌及失效機制
    3.5 本章小結(jié)
4 SAC0307-xNi釬料微焊點蠕變行為研究
    4.1 引言
    4.2 SAC0307-XNi釬料微焊點蠕變變形曲線
        4.2.1 恒壓下SAC0307-xNi釬料微焊點蠕變曲線和穩(wěn)態(tài)蠕變速率
        4.2.2 SAC0307-xNi釬料微焊點蠕變激活能Q
        4.2.3 恒溫下SAC0307-xNi釬料微焊點蠕變曲線和穩(wěn)態(tài)蠕變速率
        4.2.4 SAC0307-xNi釬料微焊點蠕變應力指數(shù)n
        4.2.5 SAC0307-xNi釬料微焊點蠕變本構(gòu)方程
    4.3 Ni含量對微焊點顯微組織及界面IMC的影響
    4.4 SAC0307-xNi微焊點蠕變變形及斷裂失效機制分析
        4.4.1 SAC0307-xNi微焊點蠕變變形機制
        4.4.2 SAC0307-xNi微焊點蠕變斷口形貌及失效機制
    4.5 本章小結(jié)
5 熱-電耦合作用下微焊點顯微組織與蠕變行為
    5.1 引言
    5.2 熱-電耦合作用下SAC0307-3.0Bi釬料微焊點的微觀組織
        5.2.1 熱-電耦合作用下焊點界面IMC的演變
        5.2.2 熱-電耦合作用下微焊點內(nèi)元素的擴散
        5.2.3 熱-電耦合作用下焊點內(nèi)元素濃度的變化
        5.2.4 熱-電耦合過程中原子的擴散機理
        5.2.5 熱-電耦合作用下界面空洞和微裂紋的形成
    5.3 熱-電耦合預處理后SAC0307-3.0Bi釬料微焊點蠕變變形曲線
        5.3.1 恒壓下微焊點的蠕變曲線和穩(wěn)態(tài)蠕變速率
        5.3.2 熱-電耦合后微焊點蠕變激活能Q
        5.3.3 恒溫下微焊點蠕變曲線和穩(wěn)態(tài)蠕變速率
        5.3.4 熱-電耦合后微焊點蠕變應力指數(shù)n
        5.3.5 熱-電耦合后微焊點蠕變本構(gòu)方程
    5.4 熱-電耦合預處理對SAC0307-3.0Bi釬料微焊點蠕變行為影響
    5.5 熱-電耦合預處理后微焊點蠕變變形機制及斷裂模式分析
        5.5.1 熱-電耦合預處理對微焊點蠕變變形機制影響
        5.5.2 熱-電耦合預處理對微焊點蠕變斷裂模式影響
    5.6 本章小結(jié)
6 微互連鍍層外力作用下的錫須生長行為
    6.1 不同厚度鍍錫層的錫須生長
    6.2 熱-力耦合作用下鍍錫層錫須生長
        6.2.1 熱-力耦合溫度的影響
        6.2.2 熱-力耦合時間的影響
        6.2.3 熱-力耦合加載方式的影響
        6.2.4 實驗結(jié)果分析
    6.3 電流加載對鍍層錫須生長行為研究
        6.3.1 電流加載時間對錫須生長的影響
        6.3.2 電流導致陰極端空洞與裂紋的形成
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
附錄
    A 作者在攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄
    B 作者在攻讀學位期間取得的科研成果目錄
    C 作者在攻讀學位期間主持和參加的科研項目
    D 作者在攻讀學位期間獲得的獎勵
    E 學位論文數(shù)據(jù)集
致謝



本文編號：3757151