论文部分内容阅读
随着电子封装器件的无铅化和微型化的发展,封装器件中焊料与被焊金属之间产生的界面金属间化合物(intermetallic compound简称IMC)对焊点的可靠性不可小觑。本文通过对Sn3.OAg0.5Cu焊接后产生的焊接界面金属间化合物Cu6Sn5做了纳米压痕测试,研究加热因子对IMC层弹性模量、硬度以及蠕变的影响;得到IMC层的弹塑性本构关系;研究不同厚度IMC层对焊点热可靠性的影响。(1)设置具有不同加热因子的回流焊接曲线,得到不同实际工况下的样品,采用连续刚度法进行纳米压痕测试。研究不同加热因子对硬度与弹性模量的影响,以及通过保载阶段研究加热因子对蠕变性能的影响。研究发现,实际工况下IMC层的弹性模量在80—90Gpa之间,硬度为2.8—4.lGpa之间。随着加热因子的增加,IMC层的弹性模量出现略微增加的趋势,影响不显著,IMC层硬度值出现先增加后减小的趋势;IMC层的蠕变应变率敏感指数先增大后减小,说明根据使用工况,在加工工艺上存在一条最优化的回流焊接曲线。。(2)使用两种不同的玻氏压头,以两组纳米压痕技术得到的载荷位移曲线为依据;采用无量纲法估算特征值,再通过有限元计算和反演分析相结合的方法,求出最终的两组特征应力与特征应变值;将两组应力应变值带入本构方程求得屈服应力和强化指数,进而得到幂指数强化弹塑性本构方程的表达式。(3)研究热循环载荷条件下,不同厚度的金属间化合物IMC层对焊点热疲劳寿命的影响。根据实际工况下IMC层厚度范围为0.5μm到22μm,本文建立十组不同IMC层厚度的有限元模型,IMC层选用上述章节得到的幂指数强化弹塑性本构模型。以有限元计算得到关键焊点处等效塑性应变值为依据,采用修正的Manson-Coffin经验方程计算十组模型中焊点的热疲劳寿命预测值,建立焊点热疲劳寿命随着IMC层厚度的函数关系式,提出了 MC层厚度对焊点热疲劳寿命的影响规律。