电子封装焊点可靠性及寿命预测方法

高功率、高密度、小型化是现代电子封装结构的基本特征，软焊料是电子封装中应用最广的连接材料，一个焊点的破坏往往导致整个封装结构的失效。软钎料的无铅化是目前发展的重要趋势。针对目前所开发的无铅焊料，文中介绍电子封装结构中焊点的破坏行为和焊点寿命预测的基本方法。     

Damage Behavior of SnAgCu Solder under Thermal Cycling

电子封装焊点的热循环失效是焊点材料损伤逐步发展的结果,本工作旨在对SnAgCu钎料的热循环损伤失效行为进行研究.以连续损伤力学理论为基础,提出了一种适用于热循环条件下SnAgCu钎料蠕变-疲劳交互作用的损伤模型.据此,设计了热力循环实验和热循环实验用以标定损伤模型相关参量.自行设计了双金属剪切加载装置并结合温度循环实验,对SnAgCu钎料的热力耦合损伤行为进行了深入研究.以电阻变化率作为损伤变量,并在热循环的不同周次测量试样的损伤值从而验证损伤模型.结果表明:所提出的幂函数形式的损伤模型能较好的描述SnAgCu钎料的热循环损伤演变.最后,对热循环条件下SnAgCu钎料试样的微观组织演变进行了SEM分析,从而揭示其损伤演变机理.     

热循环条件下SnAgCu钎料损伤行为的研究(英文)

电子封装焊点的热循环失效是焊点材料损伤逐步发展的结果,本工作旨在对SnAgCu钎料的热循环损伤失效行为进行研究。以连续损伤力学理论为基础,提出了一种适用于热循环条件下SnAgCu钎料蠕变-疲劳交互作用的损伤模型。据此,设计了热力循环实验和热循环实验用以标定损伤模型相关参量。自行设计了双金属剪切加载装置并结合温度循环实验,对SnAgCu钎料的热力耦合损伤行为进行了深入研究。以电阻变化率作为损伤变量,并在热循环的不同周次测量试样的损伤值从而验证损伤模型。结果表明:所提出的幂函数形式的损伤模型能较好的描述SnAgCu钎料的热循环损伤演变。最后,对热循环条件下SnAgCu钎料试样的微观组织演变进行了SEM分析,从而揭示其损伤演变机理。     

空调器印刷电路板无铅焊点抗热疲劳性能分析

随着对环境保护的重视,电子产品的无铅化已经势在必行.本文对空调器印刷电路板(PCB)通孔插装形式无铅焊点的热疲劳寿命进行了研究.采用有限元的方法,应用基于蠕变应变的Syed寿命模型,计算了在热疲劳状态下空调印刷电路板的寿命.通过加速寿命的实验方法,在相同温度循环条件下测试了各种型号空调印刷电路板中无铅焊点的寿命.所得的试验结果与理论计算基本吻合,验证了采用有限元模拟技术与Syed寿命模型计算空调器印刷电路板通孔插装形式无铅焊点寿命的可行性.     

金属间化合物对SnAgCu/Cu界面破坏行为的影响

无铅焊接与封装是对新一代电子产品的基本要求，SnAgCu系合金是最有可能替代SnPb焊料的无铅焊料。SnAgCu—Cu界面金属间化合物（intermetallic components，IMC）的形成与生长对电了产品的性能和可靠性有重要影响。文中讨论SnAgCu—Cu界面IMC的形貌及绀织演变，介绍SnAgCu—Cu界面IMC的形成、生长机理和表征办法，分析IMC对SnAgCu—Cu界面破坏行为的影响。     

力学不均匀性对焊接接头动态J积分影响的实验研究

用真空电子束焊的方法建立焊接接头的“软夹硬”非均匀体模型。用示波冲击的试验方法测出试件的动态断裂韧性,用该模型研究了焊接接头的力学不均匀性对其动态J积分的影响。结果表明,裂纹位于硬区材料,断裂韧性值理接近硬区材料,与软区材料的断裂韧性值差别较大;随夹层宽度增加,断裂韧性值减小,夹层宽度到某一值时,断裂韧性值趋于稳定。     

时效对Sn-3.8Ag-0.7Cu/Cu焊料接头的组织和拉伸性能的影响

研究Sn-3.8Ag-0.7Cu/Cu焊料接头界面的微观组织在150℃时效不同时间后的演变过程,对时效不同时间的试样进行抗拉强度测定,并在扫描电镜下进行动态拉伸原位观察和拉伸断口的形貌观察.结果表明,Sn-3.8Ag-0.7Cu/Cu焊料接头试样在焊后的界面上形成扇贝状的Cu6Sn5金属间化合物(intermetallic compound,IMC)层,随着时效时间的增加,界面IMC的厚度增加,Cu6Sn5扇柱变长变粗,最后离开界面层进入焊料, 时效480 h后在焊料和Cu6Sn5界面析出Ag3Sn相.拉伸实验结果表明,焊料接头的强度在时效初期略有增加,时效48 h后强度逐渐下降;动态拉伸结果表明,时效初期断裂发生在焊料基体内部,随着时效时间的增加,断裂发生的位置逐渐向界面转移,在时效480 h后断裂完全发生在界面化合物层.     

SnAgCu／Cu界面热循环及时效条件下化合物的生长行为

通过对等温时效与温度循环两种条件下钎料与基板间金属间化合物（IMC）生长的对比．研究了界面IMC生长的规律。采用了两条低温极限不同保温时间和循环周期相同的循环曲线，等温时效温度采用循环高温峰值温度。结果表明，随着循环周期的增加，界面IMC层的厚度增加，且低温极限温度越低时IMC生长越快。与时效条件下界面IMC生长的对比表明，在高温阶段保温时间相同时，时效条件下界面IMC的生长速率快于循环条件。