時效條件下微焊點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,使焊點尺寸不斷減小,并對微連接技術提出更高要求。在服役過程中,焊點微觀組織結構變化尤其是金屬間化合物(IntermetallicCompound,IMC)形貌變化將對焊點力學性能和可靠性產(chǎn)生重要影響,而隨著焊點尺寸的減小IMC在焊點中占比增大使其對焊點性能影響更加顯著。因此,深入研究微焊點時效條件下IMC微觀組織形貌變化及其對焊點性能的影響具有重要意義。
　　本論文研究了熱時效條件下,多晶Cu/SA

2、C305/多晶Cu結構焊點IMC微觀組織形貌變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)在時效過程中,界面IMC增厚速率與時效時間的平方根成正比;IMC/焊料界面粗糙度與時效時間成反比;Kirkendall孔洞呈現(xiàn)由分散生長到聚集生長的變化趨勢。
　　在實驗基礎上,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孔洞對焊點內(nèi)應力分布的影響。結果表明:IMC厚度對焊點內(nèi)應力分布影響不明顯;當界面粗糙度大于1.4μm時,凸起的IMC會分

3、散拉伸過程中焊料內(nèi)應力使之分布均勻;Kirkendall孔洞周圍會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象,并且最大應力值受孔洞聚集合并的影響。對比焊點的拉伸實驗數(shù)據(jù)和模擬結果可知,焊點抗拉強度在時效時間小于500h時受焊料拉伸強度影響,而時效時間大于500h后焊點拉伸強度受IMC強度影響,因此時效過程中焊點總體抗拉強度將呈現(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熱循環(huán)疲勞壽命的影響。結果發(fā)現(xiàn):隨著IMC厚度增加,焊