時(shí)效條件下微焊點(diǎn)的界面形貌變化及其對性能影響的仿真研究.pdf

1、電子產(chǎn)品的小型化、高性能化發(fā)展,使焊點(diǎn)尺寸不斷減小,并對微連接技術(shù)提出更高要求。在服役過程中,焊點(diǎn)微觀組織結(jié)構(gòu)變化尤其是金屬間化合物(IntermetallicCompound,IMC)形貌變化將對焊點(diǎn)力學(xué)性能和可靠性產(chǎn)生重要影響,而隨著焊點(diǎn)尺寸的減小IMC在焊點(diǎn)中占比增大使其對焊點(diǎn)性能影響更加顯著。因此,深入研究微焊點(diǎn)時(shí)效條件下IMC微觀組織形貌變化及其對焊點(diǎn)性能的影響具有重要意義。
　　本論文研究了熱時(shí)效條件下,多晶Cu/SA

2、C305/多晶Cu結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)IMC微觀組織形貌變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)在時(shí)效過程中,界面IMC增厚速率與時(shí)效時(shí)間的平方根成正比;IMC/焊料界面粗糙度與時(shí)效時(shí)間成反比;Kirkendall孔洞呈現(xiàn)由分散生長到聚集生長的變化趨勢。
　　在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,建立二維有限元模型,分別模擬了IMC厚度、界面粗糙度以及Kirkendall孔洞對焊點(diǎn)內(nèi)應(yīng)力分布的影響。結(jié)果表明:IMC厚度對焊點(diǎn)內(nèi)應(yīng)力分布影響不明顯;當(dāng)界面粗糙度大于1.4μm時(shí),凸起的IMC會分

3、散拉伸過程中焊料內(nèi)應(yīng)力使之分布均勻;Kirkendall孔洞周圍會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象,并且最大應(yīng)力值受孔洞聚集合并的影響。對比焊點(diǎn)的拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果可知,焊點(diǎn)抗拉強(qiáng)度在時(shí)效時(shí)間小于500h時(shí)受焊料拉伸強(qiáng)度影響,而時(shí)效時(shí)間大于500h后焊點(diǎn)拉伸強(qiáng)度受IMC強(qiáng)度影響,因此時(shí)效過程中焊點(diǎn)總體抗拉強(qiáng)度將呈現(xiàn)先升后降的趨勢。
　　最后,通過有限元模型研究了IMC厚度和界面粗糙度對焊點(diǎn)熱循環(huán)疲勞壽命的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨著IMC厚度增加,焊