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电子封装技术均要求通过焊点直接实现异材间电气及刚性机械连接,对于任何一个电子系统,一个焊点的失效导致整个电路板甚至整个系统的失效,因此焊点的可靠性在电子封装领域是一个非常重要的问题,它的质量与可靠性对电子产品的可靠性起着至关重要的作用。
通常,温度循环产生的交变应力是封装焊点失效的主要原因,本文以应用最为广泛的通孔插装焊点与倒装焊点为研究对象,通过加速热循环试验,分别对其失效机理,服役过程中的变化规律进行了研究。
本文首先对在实际工作中失效的通孔插装焊点做失效定位,结果表明几乎所有焊点的失效都是由于引线与钎料的剥离而引起。通过金相剖面观察来分析当前失效模式,几乎所有裂纹都贯穿于三个薄弱区。通过热循环试验,在不同循环周期观察焊点裂纹的扩展情况。发现在热循环试验初期,钎料/焊盘界面、钎料/引线界面都有起始裂纹产生,随着循环周期的增加,钎料/引线界面的裂纹与钎料/焊盘的裂纹相比,生长速度更快,最终变成导致焊点失效的主裂纹。
对倒装组装SnAgCu焊料,基于连续损伤力学的方法,采用能量耗散理论,推导出蠕变疲劳交互作用的连续损伤演化模型。并以电阻应变为损伤变量,对SnAgCu焊料在蠕变疲劳交互作用下的损伤进行测量。
对不同周期的试样进行金相观察,分析了钎料蠕变疲劳交互作用的损伤演化过程。由于蠕变损伤和疲劳损伤在机理上的差异,这两种损伤之间的耦合在早期并没有出现。在损伤发展的后期阶段,由实验观察结果表明,蠕变损伤会促进疲劳损伤的发展,由于疲劳裂纹的存在,增加了裂纹前端区域的应力,加速前端颗粒间蠕变空穴的形成。