论文部分内容阅读
微电子封装的无铅化要求驱动着主流电子互连材料逐渐转变为无铅焊料和导电胶,与传统的焊料合金相比,导电胶具有工艺温度低、可连接性好及操作工艺简单等优点;随着导电胶的应用范围越来越广泛,关于其产品的研究开发及服役过程中相关力学性能的研究已经吸引了行业的普遍关注。在电子器件的生产、运输及服役等过程中,互连剪切失效占据着主导因素,而目前关于导电胶不同加载速率下的剪切力学性能研究则相对较少。本文选取环氧树脂基填充银粉导电颗粒各向同性导电胶(银颗粒质量分数为60wt.%),以铜板为粘接基体制备单面偏轴搭接剪切试件,对其开展不同加载速率下的拉伸剪切测试分析,通过理论推导表征了不同加载速率下导电胶的剪切力学行为及胶层中的应力分布并结合数值模拟验证了其合理性,主要研究内容及相关结论如下:(1)采用INSTRON 5544万能材料试验机对导电胶搭接件进行0.05mm/min、0.5mm/min、5mm/min和10mm/min四种不同速率下的拉伸剪切测试,从力学角度推导了加载载荷和搭接铜板相对位移的关系且其与实验结果吻合良好,进一步引入无量纲参数A和B分别用以推导拟合界面断裂能及剪切强度与加载率的理论关系;通过实验进行了相关的理论验证,发现所得理论关系与实验结果吻合良好,基于这套理论即可得到导电胶在0.05~10mm/min加载速率范围内的剪切力学行为,这对电子封装工业中胶连器件的设计制造具有参考意义。(2)为了更为科学的研究胶层中的应力分布状态,基于导电胶拉伸剪切实验对导电胶胶层中各个位置的剪切应力大小进行相关理论推导,发现胶层中的剪切应力与胶层位置的关系呈现双曲线函数形式;同时利用商业有限元软件ANSYS16.0对此问题进行数值模拟,其所得数据与理论结果吻合良好;进一步提出了减少导电胶胶层中应力集中的措施,对电子封装工业的相关设计制造提供理论指导。