大溫變條件下QFP器件組裝焊點(diǎn)可靠性研究.pdf

1、隨著科技水平的不斷提高，人類對(duì)未知領(lǐng)域探索能力不斷加強(qiáng)，深空探測(cè)已成為各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)。相比于我國(guó)已取得相當(dāng)成就的近地探測(cè)領(lǐng)域，嚴(yán)酷的深空環(huán)境對(duì)航天電子器件可靠性提出了更高的要求和挑戰(zhàn)，與NASA針對(duì)極低溫大溫變條件下（-180 ℃～+150 ℃）的電子產(chǎn)品可靠性開展了不少于15年系統(tǒng)研究相比，我國(guó)在此領(lǐng)域研究尚處于起步階段，嚴(yán)重影響了我國(guó)長(zhǎng)壽命深空探測(cè)任務(wù)的實(shí)施，因此急需開展一系列基礎(chǔ)研究填補(bǔ)空白。
　　針對(duì)以上要求，本實(shí)驗(yàn)選用了

2、航天中常用的Sn基Sn63Pb37和SAC305釬料，以及由兩種釬料組裝的QFP（方形扁平封裝）器件作為研究對(duì)象，通過0~300周極低溫大溫變（-196 ℃～+150 ℃）熱沖擊循環(huán)后的釬料拉伸試驗(yàn)、引腳力學(xué)性能試驗(yàn)和焊點(diǎn)微觀組織觀察來分析極端環(huán)境帶來的影響，從釬料到器件系統(tǒng)性的分析兩種釬料性能差異和組織演變規(guī)律，旨在揭示釬料和焊點(diǎn)在極端環(huán)境下的失效機(jī)理，全面評(píng)估兩種釬料的可靠性。
　　研究結(jié)果表明：在0.001/s和0.01/s

3、應(yīng)變速率下，Sn63Pb37釬料拉伸強(qiáng)度比SAC305分別平均高出59.1％和48.0%，且在循環(huán)過程中前者具有更好的力學(xué)穩(wěn)定性，其釬料組織也保持均勻穩(wěn)定。斷口SEM分析發(fā)現(xiàn)兩種釬料斷裂方式均以韌性斷裂為主，但在高應(yīng)變速率和高循環(huán)周期（Sn63Pb37：100~300周、SAC305：250~300周）下出現(xiàn)脆化傾向，屬于混合型斷裂。
　　引腳力學(xué)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，采用兩種釬裝組裝的QFP器件，隨著循環(huán)進(jìn)行，其邊側(cè)引腳和中間引腳拉伸強(qiáng)

4、度都呈下降趨勢(shì)，但所有引腳強(qiáng)度均高于失效標(biāo)準(zhǔn)。整體來看，SAC305釬料引腳力學(xué)性能略優(yōu)于Sn63Pb37釬料。引腳斷口分析表明隨著循環(huán)周期增加，兩種釬料引腳的斷裂方式均由韌性斷裂逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔选?br>　　引腳焊點(diǎn)剖面分析觀察裂紋和空洞情況時(shí)發(fā)現(xiàn)SAC305釬料抗疲勞性能更加優(yōu)異。兩種釬料焊盤側(cè)IMC形貌由扇貝狀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷訝?，且SAC305釬料的界面化合物更厚，計(jì)算出的Sn63Pb37/焊盤界面和SAC305/焊盤界面的金屬間化