微焊点SAC/Cu塑性与蠕变性能研究
发布时间：2021-02-20 16:31
微电子封装技术一直向着高密度、系统化的方向发展。这使得微电子产品中的焊点越来越小。板级封装中的微焊点直径已达到200微米至760微米之间,芯片上的预制凸点达到20微米。此时,微焊点的塑性与蠕变性能与大尺寸焊点之间存在很大差别。本文以几种典型SAC/Cu BGA焊点（焊球直径400微米）为载体,借助纳米压痕技术手段,原位研究了微焊点的塑性及蠕变性能。研究了微焊点在纳米压痕仪压头作用下的塑性变形现象,分析了纳米压痕实验加载速率对微焊点塑性变形行为的影响,加载速率增大,微焊点的硬度升高。以传统塑性应力-应变本构关系模型为基础,通过对纳米压痕载荷-深度曲线的解析,建立了基于纳米压痕法的微焊点塑性变形应力-应变本构方程。利用微焊点压痕变形过程中产生的塑性应变与总应变的比值作为塑性因子,表征微焊点的塑性。建立了塑性因子与温度（25℃-85℃）之间的关系。研究了微小压痕的塑性因子,发现了压痕深度较小（小于1000纳米）时,塑性因子存在尺寸效应。基于固体力学中的“应变梯度理论”,建立了尺寸因子与几何必需位错之间的关系。基于传统的粘塑性蠕变本构关系模型,借助纳米压痕法建立了微焊点SACBN/Cu和SAC...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
"9的各条直线的斜串可以得到s,ncH}和snc3as的姗变激活能Q.不同温度下SAGHhT和SAC30，的应力指数
图 4-9 温度和稳态蠕变速率的关系Fig. 4-9 The relationship between the steady-state creep rate and the temperature表 4-3 SACBN 和 SAC305 BGA 焊点的应力指数和蠕变激活能Tab.4-3 The creep activation energy and stress index of SACBN/Cu and SAC305/Cu BGA
表 4-2 为 SACBN 和 SAC305 BGA 焊点在不同温度下稳态蠕变阶段的蠕变速率。由表中数据可以看出，温度升高，焊点的蠕变应变速率均有所增加。温度越高，蠕变应变速率越大。这与高温状态下，焊点内扩散活动加剧，晶界强度降低，焊点的抗蠕变性能下降有关。表 4-2 SACBN 和 SAC305 BGA 焊点稳态蠕变速率Tab. 4-2 Steady indentation creep rate of SACBN and SAC305 BGA solder joints材料 温度 T/K 稳态蠕变速率 /s-1SACBN313 1.91×10-4328 5.62×10-4343 1.98×10-3358 6.388×10-3SAC305313 5.148×10-4328 1.20×10-3343 2.48×10-3358 8.32×10-3
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sn-Cu-Ni焊点纳米压痕试验分析[J]. 王俭辛,赖忠民,孙丹丹. 焊接学报. 2011(12)
[2]Effects of bismuth on growth of intermetallic compounds in Sn-Ag-Cu Pb-free solder joints[J]. LI Guo-yuan, SHI Xun-qing School of Materials Science and Engineering, Nanyang Technological University, Singapore 639798; Intel Technology Development Ltd, Shanghai 200131, China. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2006(S2)
[3]纳米硬度技术的发展和应用[J]. 张泰华,杨业敏. 力学进展. 2002(03)
[4]迎接21世纪的表面组装技术[J]. 王德贵. 电子工艺技术. 1999(04)
[5]集成电路的发展和组装工艺的考虑[J]. 胡志勇. 电子工艺技术. 1998(06)
[6]新型微电子封装技术—BGA[J]. 朱颂春,况延香. 电子工艺技术. 1998(02)
[7]BGA/MCM进入现代组装技术的主流[J]. 李民,冯志刚. 电子工艺技术. 1997(05)
博士论文
[1]基于纳米压痕法的无铅BGA焊点力学性能及其尺寸效应研究[D]. 王凤江.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]低银无铅微焊点抗热冲击性能及界面行为[D]. 李霞.哈尔滨理工大学 2013
本文编号：3043031
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
"9的各条直线的斜串可以得到s,ncH}和snc3as的姗变激活能Q.不同温度下SAGHhT和SAC30，的应力指数
图 4-9 温度和稳态蠕变速率的关系Fig. 4-9 The relationship between the steady-state creep rate and the temperature表 4-3 SACBN 和 SAC305 BGA 焊点的应力指数和蠕变激活能Tab.4-3 The creep activation energy and stress index of SACBN/Cu and SAC305/Cu BGA
表 4-2 为 SACBN 和 SAC305 BGA 焊点在不同温度下稳态蠕变阶段的蠕变速率。由表中数据可以看出，温度升高，焊点的蠕变应变速率均有所增加。温度越高，蠕变应变速率越大。这与高温状态下，焊点内扩散活动加剧，晶界强度降低，焊点的抗蠕变性能下降有关。表 4-2 SACBN 和 SAC305 BGA 焊点稳态蠕变速率Tab. 4-2 Steady indentation creep rate of SACBN and SAC305 BGA solder joints材料 温度 T/K 稳态蠕变速率 /s-1SACBN313 1.91×10-4328 5.62×10-4343 1.98×10-3358 6.388×10-3SAC305313 5.148×10-4328 1.20×10-3343 2.48×10-3358 8.32×10-3
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sn-Cu-Ni焊点纳米压痕试验分析[J]. 王俭辛,赖忠民,孙丹丹. 焊接学报. 2011(12)
[2]Effects of bismuth on growth of intermetallic compounds in Sn-Ag-Cu Pb-free solder joints[J]. LI Guo-yuan, SHI Xun-qing School of Materials Science and Engineering, Nanyang Technological University, Singapore 639798; Intel Technology Development Ltd, Shanghai 200131, China. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2006(S2)
[3]纳米硬度技术的发展和应用[J]. 张泰华,杨业敏. 力学进展. 2002(03)
[4]迎接21世纪的表面组装技术[J]. 王德贵. 电子工艺技术. 1999(04)
[5]集成电路的发展和组装工艺的考虑[J]. 胡志勇. 电子工艺技术. 1998(06)
[6]新型微电子封装技术—BGA[J]. 朱颂春,况延香. 电子工艺技术. 1998(02)
[7]BGA/MCM进入现代组装技术的主流[J]. 李民,冯志刚. 电子工艺技术. 1997(05)
博士论文
[1]基于纳米压痕法的无铅BGA焊点力学性能及其尺寸效应研究[D]. 王凤江.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]低银无铅微焊点抗热冲击性能及界面行为[D]. 李霞.哈尔滨理工大学 2013
本文编号：3043031
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