超聲釬焊中溫升過(guò)程的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)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(shì)，例如：焊接溫度低，焊接時(shí)間短，只向互連體系輸入超聲振動(dòng)和壓力，可以有效避免對(duì)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(shí)驗(yàn)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(jī)理、超聲釬焊焊點(diǎn)內(nèi)及連接界面處組織形貌、及其焊點(diǎn)可靠性。
　　利用有限元分析軟件 ANSYS建模和熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法測(cè)得超聲釬焊焊點(diǎn)內(nèi)存在明顯

2、的溫度梯度，靠近連接界面處的溫度可達(dá)到所選用釬料的熔點(diǎn)（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(guò)使用貼附Au箔的焊盤確定了該液膜的厚度大約為10μm，進(jìn)一步說(shuō)明了超聲釬焊的的局部熔化連接機(jī)制。
　　通過(guò)觀察超聲釬焊焊點(diǎn)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(xì)化現(xiàn)象。超聲釬焊過(guò)程中釬料凸臺(tái)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(guò)程中互連焊點(diǎn)也受到界面摩擦產(chǎn)熱的加熱作用，同時(shí)靠近接合界面的“扣碗”形區(qū)域內(nèi)溫度相對(duì)較高、變形量較大、應(yīng)力較集中，在塑性變形的同時(shí)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(diǎn)內(nèi)部形成大量的細(xì)化再結(jié)晶晶粒。為了研究超聲振動(dòng)過(guò)程對(duì)焊點(diǎn)內(nèi)組織的作用，通過(guò)預(yù)先冷加工后進(jìn)行時(shí)效處理的方法，排除超聲釬焊過(guò)程中預(yù)壓過(guò)程對(duì)焊點(diǎn)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(xì)化現(xiàn)象，分析該現(xiàn)象是界