超聲釬焊中溫升過程的數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、與傳統(tǒng)互連方法相比，超聲釬焊技術(shù)具有很多明顯的優(yōu)勢，例如：焊接溫度低，焊接時間短，只向互連體系輸入超聲振動和壓力，可以有效避免對器件造成熱損傷，器件與基板受熱少變形小等。本文中利用實驗和有限元分析（Finite Element Method，F(xiàn)EM）相結(jié)合的方法研究了超聲釬焊的連接機理、超聲釬焊焊點內(nèi)及連接界面處組織形貌、及其焊點可靠性。
　　利用有限元分析軟件 ANSYS建模和熱電偶實時監(jiān)測相結(jié)合的方法測得超聲釬焊焊點內(nèi)存在明顯

2、的溫度梯度，靠近連接界面處的溫度可達到所選用釬料的熔點（221℃）以上，熔融釬料在連接界面附近形成一定厚度的液膜，利用Au作為示蹤元素，通過使用貼附Au箔的焊盤確定了該液膜的厚度大約為10μm，進一步說明了超聲釬焊的的局部熔化連接機制。
　　通過觀察超聲釬焊焊點內(nèi)部晶體組織形貌發(fā)現(xiàn)，連接界面處附近的組織與原始釬料基體內(nèi)的組織存在明顯的差異，連接界面附近形成扣碗形區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)存在明顯的晶粒細化現(xiàn)象。超聲釬焊過程中釬料凸臺發(fā)生再結(jié)晶

3、溫度以上的塑形變形，即熱變形，由于塑性變形過程中互連焊點也受到界面摩擦產(chǎn)熱的加熱作用，同時靠近接合界面的“扣碗”形區(qū)域內(nèi)溫度相對較高、變形量較大、應(yīng)力較集中，在塑性變形的同時也引發(fā)回復(fù)與再結(jié)晶的發(fā)生，最終在超聲互連焊點內(nèi)部形成大量的細化再結(jié)晶晶粒。為了研究超聲振動過程對焊點內(nèi)組織的作用，通過預(yù)先冷加工后進行時效處理的方法，排除超聲釬焊過程中預(yù)壓過程對焊點內(nèi)組織的影響發(fā)現(xiàn)，碗型區(qū)域不再出現(xiàn)，僅在連接界面附近出現(xiàn)晶粒細化現(xiàn)象，分析該現(xiàn)象是界