2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、微電子器件及微系統(tǒng)封裝不斷朝著更高密度方向發(fā)展,這驅(qū)使著微互連焊點更微小化,焊點尺寸已經(jīng)與晶粒尺寸接近,其微觀力學(xué)行為將不同于大尺寸焊點。本文針對 Sn3.0Ag0.5Cu無鉛釬料與Cu焊盤的焊點,研究僅含有限晶粒的微小尺寸焊點(直徑從200微米到600微米)的微觀力學(xué)行為。
  對微小尺寸焊點中包含的晶粒數(shù)目和取向研究發(fā)現(xiàn),焊點中包含的晶粒數(shù)目在1~6個之間,平均不超過3個。長時間高溫老化對焊點晶粒數(shù)目影響很??;多次重熔焊點的晶

2、粒數(shù)目要略高于一次重熔焊點;熱循環(huán)導(dǎo)致焊點發(fā)生了再結(jié)晶,從而晶粒數(shù)目增加。Sn晶粒 c軸傾向于與焊盤夾角小角度分布,而取向差角則有著60度孿晶關(guān)系擇優(yōu)值。
  試驗結(jié)果顯示,焊點剪切力隨著焊點尺寸的減小而減小,剪切強度則隨著焊點尺寸的減小而顯著增加。高溫老化和熱循環(huán)都導(dǎo)致了焊點強度下降,下降幅度約為20%。小尺寸重熔焊點表現(xiàn)出更好的塑性變形能力,斷裂主要發(fā)生在剪切平面。而大尺寸重熔焊點則主要斷裂在界面附近。高溫老化改善了大尺寸焊點

3、塑性變形能力,增加了小尺寸焊點的脆性。此外,還通過納米壓痕測試,得到了焊點中各組成相的力學(xué)性能。
  隨著重熔焊點尺寸的減小,焊點中Sn樹枝晶寬度顯著變小。小尺寸焊點界面存在有大量的空心長管狀 Cu6Sn5相。對界面金屬間化合物厚度進(jìn)行測量,發(fā)現(xiàn)隨著焊點尺寸減小,界面化合物厚度顯著增加。焊點尺寸的減小還導(dǎo)致了焊點中Ag3Sn的形貌由珊瑚狀變?yōu)轭w粒狀。經(jīng)過高溫老化,焊點界面化合物分為 Cu6Sn5和Cu3Sn兩層。不同尺寸焊點界面化

4、合物厚度與老化時間的平方根有著良好的線性關(guān)系。在小尺寸焊點中,Cu3Sn生長受到了抑制。對界面化合物的取向進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),Cu6Sn5(0001)面平行于焊盤面,Cu6Sn5(10-10)面大致平行于TD-RD平面。Cu3Sn(100)面平行于焊盤面。Cu6Sn5(0001)面平行于Cu3Sn(100)。
  通過對不同剪切階段的焊點進(jìn)行觀察考察了焊點尺寸對焊點剪切變形行為的影響,并且通過 TEM原位拉伸實驗驗證了焊點變形機制。結(jié)果

5、表明,小尺寸焊點變形過程中發(fā)生了動態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶,其中第二相 Ag3Sn可以約束晶粒尺寸和阻礙裂紋擴展。大尺寸焊點在很小的塑性變形后就通過界面附近不連續(xù)裂紋的擴展互連,最終斷裂。第二相 Ag3Sn形貌的不同是焊點變形行為顯著不同的原因。老化后,大尺寸焊點剪切變形行為將與小尺寸焊點相同。
  利用SEM原位拉伸實驗,考察了含有限個晶粒接頭的變形行為。結(jié)果表明,晶粒取向?qū)宇^變形行為有著關(guān)鍵性影響。取向的不同導(dǎo)致了晶粒在焊點變形過程中

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