無鉛微焊點在熱-力耦合條件下失效分析.pdf

1、隨著對電子產(chǎn)品可靠性和使用壽命的要求越來越高，板級封裝互聯(lián)焊點可靠性研究已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注。對于焊點可靠性的評估方面，目前主要從熱學(xué)測試及力學(xué)測試兩個方面進(jìn)行評價。因此，本文從以下兩個方面對無鉛微焊點在熱、力載荷條件下的失效進(jìn)行了分析：對比了一種新型低銀釬料Sn-Ag-Cu-Bi-Ni（SACBN07）與市場上的SAC305、SAC0307兩種無鉛釬料的抗冷熱沖擊性能利用納米壓痕試驗等微觀測試方法研究時效后界面組織及力學(xué)性能的變化；在振

2、動載荷以及溫度-振動載荷兩種條件下，統(tǒng)計地分析了微焊點 SAC305/Cu在不同載荷條件下的失效模式。應(yīng)用自主設(shè)計智能數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)表征了焊點的失效過程。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　研究表明：SACBN07的抗冷熱沖擊性能最好，焊點失效后三種材料中裂紋的擴(kuò)展路徑不同，SAC305失效裂紋位于體釬料中，SACBN07釬料斷裂位置逐漸由釬料基體轉(zhuǎn)移到 IMC層中，而 SAC0307斷裂位于界面 IMC中；釬料中Bi、Ni元素的加入

3、有效地抑制了IMC的生長，相同冷熱沖擊時間，SACBN07釬料中界面金屬間化合物（IMC）厚度最??；SACBN07體釬料的微區(qū)硬度受冷熱沖擊影響最小，時效后僅降低了8.6％，而 SAC305與SAC0307分別降低了12.5％、28.3％。
　　在固頻振動載荷條件下，微焊點主要呈現(xiàn)出三種失效模式：裂紋在體釬料內(nèi)部擴(kuò)展、裂紋在體釬料和 IMC界面處擴(kuò)展、裂紋在IMC和銅焊盤界面處擴(kuò)展。在機(jī)械振動載荷條件下，微焊點裂紋易于在體釬料和

4、IMC界面處產(chǎn)生，通過分析處理振動過程中焊點的監(jiān)測數(shù)據(jù)，揭示了微焊點的失效過程即裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展和完全失效。在機(jī)械振動載荷作用下，隨著振動加速度的提高，微焊點的壽命降低；在相同加速度條件下，PCB板邊緣位置元件的壽命要低于中心位置元件的壽命。
　　設(shè)計了高溫-定頻振動兩場耦合可靠性試驗，應(yīng)用兩參數(shù) weibull統(tǒng)計分析方法和失效分析方法，探索了溫度（25℃、65℃、105℃）對振動載荷作用下的微焊點壽命的影響。研究表明：溫度由