微電子封裝中無鉛焊料SnAgCu的材料Anand本構(gòu)模型參數(shù)試驗測定和焊點壽命預(yù)測.pdf

1、近年來，由于含鉛物質(zhì)對人類生活和環(huán)境的嚴重威脅，電子封裝行業(yè)發(fā)展無鉛材料已經(jīng)變得非常有必要。盡管有越來越多的學(xué)者開始研究無鉛材料的力學(xué)行為，然而真正發(fā)表的可靠的測試數(shù)據(jù)還是比較有限，這給通過試驗進一步研究無鉛材料的力學(xué)性質(zhì)提供了機遇。 本文根據(jù)ASTM常溫和高溫拉伸標準，采用標準壓鑄試樣，研究了無鉛材料SnAgCu的力學(xué)性能，并進行了Anand本構(gòu)模型的研究和參數(shù)擬合分析。在不同溫度和應(yīng)變率條件下進行了兩種無鉛材料(95.7Sn

2、3.8Ag0.5Cu和95.5Sn4.0Ag0.5Cu)的拉伸試驗，通過非線性擬合方法獲得了Anand模型九個參數(shù)。為了和試驗數(shù)據(jù)曲線更吻合，s<,0>(變形阻抗的初值)，s(變形阻抗飽和值系數(shù))，以及ξ(應(yīng)力系數(shù))三個參數(shù)被修正成溫度和應(yīng)變率的二次函數(shù)，經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)修正模型確實可以改善數(shù)據(jù)的擬合效果。在常應(yīng)變率條件下，用ANSYS模型來預(yù)測應(yīng)力非彈性應(yīng)變曲線，并將其與試驗數(shù)據(jù)曲線和模型擬合曲線相比較，發(fā)現(xiàn)結(jié)果非常吻合。 為了與

3、壓鑄試樣相比較，在不同溫度和應(yīng)變率條件下，對焊絲直接進行了一系列拉伸試驗，然后將焊絲和壓鑄試樣得到的真應(yīng)力應(yīng)變曲線進行比較。 最后，基于以上試驗和數(shù)據(jù)擬合得到的Anand模型參數(shù)，采用三維有限元分析研究了熱循環(huán)加載條件下典型BGA封裝結(jié)構(gòu)焊點的疲勞壽命和可靠性。進行了無鉛材料95.7Sn3.8Ag0.5Cu基于Anand模型的壽命預(yù)測。與含鉛焊點材料62Sn36Pb2Ag比較，表明SnAgCu無鉛材料具有更好的疲勞和蠕變特性。而