極低溫Sn基焊點性能及壽命預(yù)測.pdf

1、隨著我國航空航天事業(yè)的發(fā)展，對外太空的探索不斷地推進(jìn)著電子器件高可靠性的研發(fā)。由于深空工作時，電子器件經(jīng)歷著復(fù)雜的外部環(huán)境，力學(xué)環(huán)境、熱環(huán)境、空間輻照環(huán)境等，其中晝夜溫差大、變化速率快的特點可能給電子器件的焊點帶來毀滅性的失效。而以往的研究都集中在-55℃~+125℃溫度區(qū)間，對極限低溫研究較少，這一系列的需求與因素都促使著對焊點極限低溫條件下的可靠性進(jìn)行研究。
　　根據(jù)以上要求，本實驗設(shè)計了63Sn37Pb/Cu和Sn3.0Ag

2、0.5Cu/Cu焊點的極限低溫力學(xué)性能實驗，溫度分別為20℃、-50℃、-100℃、-150℃和-196℃，應(yīng)變速率分別為0.01/s和0.001/s的低溫拉伸實驗；極限低溫（-196℃）存儲后的拉伸性能和微觀組織演變研究；有限元模擬極限低溫?zé)釠_擊下焊點的應(yīng)力分布和壽命預(yù)測。進(jìn)而得到焊點在極限低溫下的力學(xué)性能、焊點內(nèi)部微觀組織和金屬間化合物演變以及焊點在極限溫差環(huán)境熱沖擊下的失效模式及失效機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明，兩種焊點的抗拉強(qiáng)

3、度隨著溫度的降低呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，較高的應(yīng)變速率下焊點的抗拉強(qiáng)度較高，并且極限低溫下焊點的抗拉強(qiáng)度都高于相應(yīng)條件下焊點常溫抗拉強(qiáng)度。對兩種焊點不同溫度和應(yīng)變速率下相應(yīng)的斷口進(jìn)行SEM和EDX分析，發(fā)現(xiàn)常溫斷裂在焊點的釬料中，呈現(xiàn)韌性斷裂方式，低溫斷裂在IMC/釬料界面和IMC層中，呈現(xiàn)脆性斷裂方式。說明兩種焊點均在一定的低溫下發(fā)生了韌脆轉(zhuǎn)變。溫度越低，應(yīng)變速率越大，脆斷現(xiàn)象越易發(fā)生。
　　極限低溫-196℃儲存25天內(nèi)金屬間

4、化合物并沒有變化，沒有增長，也沒有縮小。也沒有斷裂。同時，釬料基體內(nèi)的微觀組織也沒有變化，說明-196℃存儲25天內(nèi)SnPb/Cu和SnAgCu/Cu兩種焊點沒有變化。并且，極限低溫存儲對SnPb/Cu和SnAgCu/Cu兩種焊點的抗拉強(qiáng)度、斷裂位置與斷裂機(jī)理影響不大。
　　有限元模擬Sn63Pb37和SAC305兩種釬料、BGA和QFP兩種封裝型號的電子器件極限低溫大溫變。相同器件類型，SAC305釬料的得到的器件壽命較高；相同