無(wú)鉛微焊點(diǎn)在熱-力耦合條件下失效分析.pdf

1、隨著對(duì)電子產(chǎn)品可靠性和使用壽命的要求越來(lái)越高，板級(jí)封裝互聯(lián)焊點(diǎn)可靠性研究已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注。對(duì)于焊點(diǎn)可靠性的評(píng)估方面，目前主要從熱學(xué)測(cè)試及力學(xué)測(cè)試兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，本文從以下兩個(gè)方面對(duì)無(wú)鉛微焊點(diǎn)在熱、力載荷條件下的失效進(jìn)行了分析：對(duì)比了一種新型低銀釬料Sn-Ag-Cu-Bi-Ni（SACBN07）與市場(chǎng)上的SAC305、SAC0307兩種無(wú)鉛釬料的抗冷熱沖擊性能利用納米壓痕試驗(yàn)等微觀測(cè)試方法研究時(shí)效后界面組織及力學(xué)性能的變化；在振

2、動(dòng)載荷以及溫度-振動(dòng)載荷兩種條件下，統(tǒng)計(jì)地分析了微焊點(diǎn) SAC305/Cu在不同載荷條件下的失效模式。應(yīng)用自主設(shè)計(jì)智能數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)表征了焊點(diǎn)的失效過程。具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　研究表明：SACBN07的抗冷熱沖擊性能最好，焊點(diǎn)失效后三種材料中裂紋的擴(kuò)展路徑不同，SAC305失效裂紋位于體釬料中，SACBN07釬料斷裂位置逐漸由釬料基體轉(zhuǎn)移到 IMC層中，而 SAC0307斷裂位于界面 IMC中；釬料中Bi、Ni元素的加入

3、有效地抑制了IMC的生長(zhǎng)，相同冷熱沖擊時(shí)間，SACBN07釬料中界面金屬間化合物（IMC）厚度最薄；SACBN07體釬料的微區(qū)硬度受冷熱沖擊影響最小，時(shí)效后僅降低了8.6％，而 SAC305與SAC0307分別降低了12.5％、28.3％。
　　在固頻振動(dòng)載荷條件下，微焊點(diǎn)主要呈現(xiàn)出三種失效模式：裂紋在體釬料內(nèi)部擴(kuò)展、裂紋在體釬料和 IMC界面處擴(kuò)展、裂紋在IMC和銅焊盤界面處擴(kuò)展。在機(jī)械振動(dòng)載荷條件下，微焊點(diǎn)裂紋易于在體釬料和

4、IMC界面處產(chǎn)生，通過分析處理振動(dòng)過程中焊點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，揭示了微焊點(diǎn)的失效過程即裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展和完全失效。在機(jī)械振動(dòng)載荷作用下，隨著振動(dòng)加速度的提高，微焊點(diǎn)的壽命降低；在相同加速度條件下，PCB板邊緣位置元件的壽命要低于中心位置元件的壽命。
　　設(shè)計(jì)了高溫-定頻振動(dòng)兩場(chǎng)耦合可靠性試驗(yàn)，應(yīng)用兩參數(shù) weibull統(tǒng)計(jì)分析方法和失效分析方法，探索了溫度（25℃、65℃、105℃）對(duì)振動(dòng)載荷作用下的微焊點(diǎn)壽命的影響。研究表明：溫度由