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由于铅的毒性,电子产业已逐步禁止铅的使用,高锡合金焊料通常用来替代锡铅合金作为凸点材料。其中,SAC305无铅焊料由于优良的力学性能,被认为是Sn-Pb焊料最佳的替代品之一。本文使用自主设计的蠕变测试系统,研究了SAC305无铅焊料在BGA封装结构下的剪切和压蠕变行为,主要进行了以下研究:自主研制低成本高精度蠕变测试装置,精度能够达到1μm。装置可以进行剪切、拉伸、压蠕变试验。三乘三阵列的样品采用交叉“十字型”样品以消除结构内应力,并能够提供实际电子产品中焊料凸点的环境。剪切蠕变试验得到其剪切蠕变应力指数为6.57,剪切蠕变激活能为48.00KJ.mol-1,并确定了其剪切蠕变本构方程。试验结果发现无铅焊料SAC305在本文应力加载情况下蠕变机制主要为位错攀移运动控制的。在讨论SAC305无铅焊料BGA剪切蠕变行为的蠕变机制时,需要综合考虑样品的几何模型、焊料凸点形状与尺寸等因素。焊料本身的蠕变特性不能完全代表具体封装结构下的蠕变特性。压蠕变试验结果发现压蠕变随着蠕变的进行,焊点受力截面积增大,从而实际加载应力减小了。此外,焊料被压缩后增大蠕变抗力。负蠕变也可能会是此现象的原因之一。高温试验环境会使得IMC层扩散速率增快而进入焊料基体,从而使得IMC层变薄而均匀。在计算压稳态蠕变率时需要综合考虑试验进行时间,以尽量减少受力面积增大蠕变抗力的影响。