SMT低銀無鉛焊點在機械振動載荷下的失效研究.pdf

1、隨著便攜式電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用,其內(nèi)部元器件的服役條件日益嚴峻,互連微焊點的失效包括溫度引發(fā)的熱應(yīng)力和組織惡化,電遷移引發(fā)的空洞和裂紋焊點在服役中由于振動、沖擊等引發(fā)的組織損傷和斷裂也是導(dǎo)致微焊點失效的主要因素之一。本文根據(jù)相關(guān)振動標準,設(shè)計了SMT振動實驗板進行加速失效試驗,采用自主設(shè)計的失效過程采集系統(tǒng)對焊點失效進行實時監(jiān)測,通過失效處理再現(xiàn)了焊點失效過程、結(jié)合微觀組織分析了焊點失效模式,歸納總結(jié)了焊點在振動載荷下的失效規(guī)律。

2、　　 研究表明:通過設(shè)計焊點分壓電路和虛擬測試平臺,該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可通過對數(shù)據(jù)的篩選、顯示、存儲和分析等步驟,準確有效的實時采集微焊點在高應(yīng)變速率載荷下的數(shù)據(jù),并高速智能的記錄微焊點裂紋的產(chǎn)生、擴展及失效過程,為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供了有力保證。
　　 研究表明:在機械振動載荷條件下,焊點受交變應(yīng)力作用,其服役過程分為四個階段:第一階段為穩(wěn)定服役期,此階段焊點并未形成宏觀裂紋,而是經(jīng)歷了較長的微觀損傷積累過程,此過程焊點受到高應(yīng)變

3、速率載荷作用,內(nèi)部組織處于較高應(yīng)力水平；第二階段為宏觀裂紋形成擴展期,待焊點微觀損傷及應(yīng)力水平達到裂紋形成的臨界條件時,裂紋瞬間產(chǎn)生迅速擴展,2秒內(nèi)焊點斷裂而積便達到50％以上；第三階段為失效裂紋穩(wěn)定擴展期,在經(jīng)歷第二階段裂紋迅速產(chǎn)生及擴展后,焊點進入相對穩(wěn)定的緩慢擴展期,斷裂面積將短暫駐留并緩慢擴展；第四階段為焊點完全失效期,待焊點斷裂而積達到85％以上便迅速擴展至完全斷裂。
　　 在機械振動條件下,產(chǎn)生的交變應(yīng)力使焊點往復(fù)拉

4、壓,BGA器件最外圍兩側(cè)焊點受到較高的拉應(yīng)力,導(dǎo)致該位置焊點優(yōu)先出現(xiàn)裂紋并失效；焊點裂紋產(chǎn)生在體釬料與金屬間化合物界面處,由于高應(yīng)變速率載荷的作用,產(chǎn)生的高應(yīng)力水平促使裂紋擴展并突然斷裂,符合脆性斷裂失效模式特點。
　　 開發(fā)低銀無鉛釬料已成為當(dāng)今一個必然趨勢。本文以SAC0705為基體合金,研究添加微量的In、Bi和Ni元素對基體合金熔點、潤濕性的影響規(guī)律并通過對比分析結(jié)果,選出最佳合金配比。
　　 研究表明:In元素

5、的添加顯著降低Sn-0.7Ag-0.5Cu釬料合金的熔點,且隨著In含量的逐漸增加,釬料合金的熔點逐漸降低,熔程變大；In元素的添加,顯著改善了Sn-0.7Ag-0.5Cu釬料合金的潤濕性能,綜合考慮釬料的合金熔點和潤濕性,Sn-0.7Ag-0.5Cu-1.5In釬料合金具有較好的焊接性能。同時添加Bi和Ni元素,降低了Sn-0.7Ag-0.5Cu釬料合金的熔點,熔程變大；適當(dāng)?shù)奶砑覤i和Ni的含量,改善釬料的潤濕性能,綜合考慮釬料的熔