納米銀焊膏接接頭力學(xué)性能研究.pdf

1、納米銀焊膏由于其高熔點、低燒結(jié)溫度以及良好的導(dǎo)電/導(dǎo)熱性能和機(jī)械可靠性，越來越多地受到電子封裝行業(yè)的重視。并且，作為一種新興的無鉛熱界面連接材料，納米銀焊膏有希望逐漸替代傳統(tǒng)焊料和導(dǎo)電銀膠，應(yīng)用于高溫功率電子器件的封裝中。但是，目前針對這種封裝材料的研究還處于起步階段，對其粘接力學(xué)性能，以及粘接界面的應(yīng)力分析更是匱乏，而這些研究對于納米銀焊膏在微電子封裝領(lǐng)域的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。因此，在本文的研究中設(shè)計了納米銀焊膏搭接剪切結(jié)構(gòu)，對接頭在室

2、溫和高溫下的力學(xué)性能進(jìn)行了全面的試驗和理論研究。
　　 本文通過剪切試驗，考察了環(huán)境溫度以及加載速率對納米銀焊膏搭接接頭剪切行為的影響，得到了低溫?zé)Y(jié)納米銀焊膏粘接接頭的基本力學(xué)性能。試驗表明接頭的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系和粘接強(qiáng)度對環(huán)境溫度和加載速率均具有一定的依賴性。通過使用電子顯微鏡對斷裂界面的微觀形貌觀察，表明接頭內(nèi)部的銀粒子在剪切過程中發(fā)生了塑性變形，并且升溫或降低加載速率都會促進(jìn)粘接層的塑性流動，從而提高接頭的韌性。通過建立界

3、面應(yīng)力分析模型，討論了納米銀焊膏搭接結(jié)構(gòu)在承受拉力的作用下，粘接層內(nèi)部的應(yīng)力分布情況，并得到與有限元模擬一致的結(jié)果。通過蠕變試驗，系統(tǒng)地研究了納米銀焊膏粘接接頭在不同應(yīng)力作用下的高溫蠕變行為。通過對試驗結(jié)果的分析，提出改進(jìn)的Arrhenius冪率蠕變本構(gòu)方程，模型預(yù)測結(jié)果與試驗吻合良好。基于考慮損傷局部化效應(yīng)的蠕變損傷理論，研究了納米銀焊膏搭接接頭在蠕變變形過程中的損傷累積，并得到與試驗相一致的結(jié)果。分別采用應(yīng)力或應(yīng)變控制方式，對搭接接