無鉛微焊點熱循環(huán)可靠性及壽命預測研究.pdf

1、當焊點處于溫度循環(huán)負載時，容易產生熱疲勞，因此焊點的熱疲勞問題被提到了研究的前沿。本文通過熱循環(huán)實驗對無鉛焊點的可靠性進行研究，分析了焊點在熱循環(huán)條件下的失效模式和失效機理、介紹了無鉛焊料焊點壽命預測的路徑并建立了焊點壽命預測模型、通過有限元模擬了焊點在熱循環(huán)過程應力應變的變化，模擬計算了焊點壽命并與加速壽命實驗結果對比。本文研究內容主要包括以下幾個方面：
　　(1)焊點界面金屬間化合物對焊點可靠性有很大影響。研究發(fā)現(xiàn)釬料的拉伸強

2、度隨著界面AuSn4金屬化合物的逐漸生成產生較大降幅，當(Cu,Au)Sn金屬化合物生成時拉伸強度降幅更為明顯，研究表明富銅IMC層和AuSn4層間的結合性能是整個界面最脆弱的地方。
　　(2)分析了焊點熱循環(huán)條件下焊點失效現(xiàn)象及機理。研究發(fā)現(xiàn)焊點在熱循環(huán)中存在兩類主要的失效模式：一類是焊點在IMC附近產生裂紋；另一類是焊點出現(xiàn)整體剝離。其中，焊點裂紋常常出現(xiàn)在AuSn4層與該層下的富Cu金屬化合物層間，并在其界面擴展傳播，最終導

3、致失效。另外，焊點剝離失效由于Au和FeNi原子與釬料結合成金屬化合物相繼耗盡，而Ta原子的晶格結構難于與其余金屬原子結合成金屬化合物，在不斷的熱沖擊導致的剪應力，最終導致焊點從該界面處剝離。
　　(3)并運用威布爾分布的數(shù)學統(tǒng)計方法計算出了確定的SAC無鉛焊點熱循環(huán)壽命預測數(shù)學模型，得出了微焊點在工作條件下的壽命為14年。
　　(4)焊點在熱循環(huán)條件下應力應變過程有限元分析結果表明：在熱循環(huán)條件下，焊點釬料內的應力應變響應