SnAgCuRE無(wú)鉛釬料的微觀力學(xué)行為研究.pdf

1、微電子封裝中,無(wú)鉛釬料的力學(xué)性能已成為影響互連接頭可靠性的關(guān)鍵因素。近年來(lái),向工業(yè)用SnAgCu釬料中添加少量稀土(RE)元素被證實(shí)能夠顯著提高材料的力學(xué)性能,并具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此,深入理解SnAgCuRE釬料的微觀變形與斷裂行為對(duì)于更好地改善封裝接頭可靠性及進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)工作具有重要意義。本文對(duì)Sn3.8Ag0.7Cu0.05RE無(wú)鉛釬料在三種不同加載條件下的微觀行為進(jìn)行了研究,在綜合的力學(xué)性能測(cè)試和顯微組織分析的基礎(chǔ)上,考察了釬

2、料在微米尺度上的動(dòng)態(tài)變形和斷裂機(jī)制,分析了稀土元素在釬料動(dòng)態(tài)微觀行為中的增強(qiáng)作用。 在單調(diào)拉伸應(yīng)力作用下,Sn3.8Ag0.7Cu0.05RE合金所表現(xiàn)出的晶內(nèi)塑變與穿晶斷裂機(jī)制,是其與Sn3.8Ag0.7Cu合金相比力學(xué)性能提高的主要原因。稀土元素在合金變形中阻止了共晶相內(nèi)微裂紋的擴(kuò)展,抑制了晶粒邊界的滑移行為,改善了各相間的應(yīng)力分布狀況,最終提高了合金強(qiáng)度與塑性。 在循環(huán)應(yīng)力作用下,Sn3.8Ag0.7Cu0.05R

3、E接頭通過降低穩(wěn)態(tài)變形階段的蠕變疲勞變形速率,使其蠕變疲勞壽命明顯提高。稀土元素在接頭變形中降低了界面層組織厚度,改變了裂紋在界面的擴(kuò)展路徑,減少了接頭釬料部分的蠕變疲勞損傷,因而增加了接頭的抗蠕變疲勞性能。 對(duì)跌落沖擊損傷的Sn3.8Ag0.7Cu0.05RE合金試樣進(jìn)行單調(diào)拉伸性能測(cè)試后發(fā)現(xiàn),沖擊損傷帶引發(fā)了嚴(yán)重的局部應(yīng)力集中,導(dǎo)致?lián)p傷帶內(nèi)微缺陷的快速生長(zhǎng)和合金的不完全塑性變形,最終使得合金拉伸強(qiáng)度比正常試樣下降了60％以上