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受到廣泛的關注。對于焊點可靠性的評估方面，目前主要從熱學測試及力學測試兩個方面進行評價。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。應用自主設計智能數(shù)據采集分析系統(tǒng)表征了焊點的失效過程。具體研究內容及結果如下：
　　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）厚度最薄；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：裂紋在體釬料內部擴展、裂紋在體釬料和 IMC界面處擴展、裂紋在IMC和銅焊盤界面處擴展。在機械振動載荷條件下，微焊點裂紋易于在體釬料和

4、IMC界面處產生，通過分析處理振動過程中焊點的監(jiān)測數(shù)據，揭示了微焊點的失效過程即裂紋萌生、裂紋擴展和完全失效。在機械振動載荷作用下，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。
　　設計了高溫-定頻振動兩場耦合可靠性試驗，應用兩參數(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