磁场对无铅焊点显微组织和性能影响的研究

发布时间：2017-11-21 15:36

  本文关键词：磁场对无铅焊点显微组织和性能影响的研究

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【摘要】：电子产品在多耦合条件下服役时,会受到多因素的影响,随着其应用领域不断扩大,磁场也成为服役环境因素之一。电子产品的磁场环境主要来自两方面:一是外加磁场;二是自身电磁感应产生的磁场。关于焊点在电、力、热条件下失效的研究已有相关报道,而关于磁场对焊点失效的影响的研究较少。电子产品在磁场环境下服役,其内部的组织结构受磁场影响发生变化,影响电子产品寿命。因此焊点在磁场或者磁场与其他条件共同存在下的可靠性研究变得非常重要。本文研究了单一磁场条件下Sn-0.3Ag-0.7Cu低银无铅钎料焊点和分别添加1wt.%Fe粉和0.6wt.%Ni粉的Sn-0.3Ag-0.7Cu焊点以10k/min的速度,从293k升温到573k后以50k/min的速度降温到293k得到的焊点组织,与无磁场条件对比。通过扫描电镜观察其金属间化合物(IMC)的形貌、大小与分布,并计算出IMC层的平均厚度,利用EBSD观察β Sn晶粒取向。此外,搭建磁电共存实验平台来模拟焊点在磁电共存条件下的服役环境。在铜基板上填充Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料,将得到接头尺寸为1mm×1mm的试样。当通电20A时,形成0.2×104A/cm2电流密度。通电时间为2天、5天和10天。设立只通电不加磁场的试验作为对照组。使用无纸记录仪测量出焊点两端电压,利用欧姆定律计算出焊点电阻。通过拉伸试验机获得焊点剪切力后计算出焊点的剪切强度。本文通过实验得到结论:在单一磁场条件下,焊点的IMC层受磁场影响,形貌发生变化,由扇贝状转变为针状;IMC层平均厚度发生变化,沿着磁场方向厚度变大,沿磁场线反方向厚度变小;钎料基体β Sn晶粒有沿磁场方向生长的趋势;添加Fe粉和Ni粉的钎料,受磁场影响金属间化合物形核更为容易,分布更加均匀。磁电共存时,焊点的显微组织在磁场存在的条件下,电迁移现象明显,极化现象严重;焊点的阻值增加明显,导电性能下降;磁场条件下,焊点的剪切强度降低,力学性能下降。磁场存在的条件下焊点显微组织产生新的变化,进而影响焊点的可靠性。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN05
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本文编号：1211442