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热—电耦合条件下Sn-58Bi焊点的界面行为研究

发布时间:2023-06-05 00:33
  近年来由于低温Sn-Pb钎料对人类和生态环境产生不利的影响,而共晶Sn-Bi钎料因其低熔点、高性能的优势成为最有希望代替含铅焊料的钎料之一。因此,Sn-58Bi的可靠性问题引起了众多人员的研究。由于电迁移和热迁移是可靠性研究中关键的部分,所以本文主要研究了热-电耦合下不同热迁移和电迁移影响下焊点的界面行为。在纯电场作用下,当电流密度在1.0×104 A/cm2及以下时,焊点内会产生固-固电迁移现象。随着时间的延长,Bi原子会朝向阳极迁移并形成明显的富Bi层,且焊点内的Bi相会发生明显的粗化现象。当电流密度在1.5×104 A/cm2时,阳极会在初期形成IMC-Bi层-IMC三段式结构。而当电流密度大于1.5×104 A/cm2时,阳极会产生大量的Cu-Sn化合物,阴极Cu基体会严重的消耗。在固-固电迁移过程中,当施加电流由低电流密度转变为高电流密度,焊点内的Bi扩散方式发生了明显的变化,最终都以体扩散为主要扩散方式。纯热场作用下的焊点的热迁移,两端IMC的...

【文章页数】:90 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 电迁移现象及研究进展
        1.2.1 电迁移的物理机制
        1.2.2 电迁移的研究进展
    1.3 热迁移现象及研究进展
        1.3.1 热迁移现象
        1.3.2 热迁移研究进展
    1.4 热电耦合现象及研究进展
        1.4.1 热电耦合现象
        1.4.2 热电耦合研究进展
    1.5 本论文研究的目的及内容
第2章 实验材料及实验设计
    2.1 引言
    2.2 实验材料
    2.3 试验方法
        2.3.1 焊点的制备
        2.3.2 电迁移平台的搭建
        2.3.3 热电耦合平台的设计与搭建
        2.3.4 微观焊点组织的观察
第3章 纯电场作用下Cu/Sn-58Bi/Cu焊点的电迁移与纯热场作用下热迁移行为
    3.1 引言
    3.2 纯电场作用下不同电流密度下Cu/Sn-58Bi/Cu焊点的电迁移行为
        3.2.1 不同电流密度下焊点内电迁移现象
        3.2.2 在电迁移过程中焊点中相粗化分析
        3.2.3 电迁移过程中焊点中Bi原子迁移行为
        3.2.4 纯电场作用下焊点内部原子迁移规律
    3.3 纯热场作用下Cu/Sn-58Bi/Cu焊点的热迁移现象
        3.3.1 纯热场作用下的焊点温度有限元模拟
        3.3.2 Cu/Sn-58Bi/Cu焊点的热迁移现象
        3.3.3 热迁移过程中界面IMC分析
    3.4 本章小结
第4章 不同热场与电场相互作用下Cu/Sn-58Bi/Cu焊点的电迁移行为
    4.1 引言
    4.2 不同热场条件下Cu/Sn-58Bi/Cu钎料的电迁移行为
        4.2.1 50℃下焊点的电迁移现象
        4.2.2 70℃下焊点的电迁移现象
        4.2.3 150℃下焊点的电迁移现象
    4.3 热场作用下Cu/Sn-58Bi/Cu焊点的电迁移机制
        4.3.1 热-电场作用下焊点内部原子迁移规律
        4.3.2 热-电场作用下焊点内部原子的迁移行为分析
        4.3.3 热-电场作用下焊点内部粗化现象与规律
    4.4 施加热场后焊点阈值电流的推测
    4.5 热场与电场相互作用下界面IMC生长动力学
    4.6 本章小结
第5章 热-电场作用下Cu/Sn-58Bi/Cu熔融焊点的热迁移与电迁移的耦合现象
    5.1 引言
    5.2 低电流密度下Cu/Sn-58Bi/Cu熔融焊点的微观组织演变
        5.2.1 阳极与热端在一侧时熔融焊点微观组织的变化
        5.2.2 阳极与冷端在一侧时熔融焊点微观组织的变化
    5.3 高电流密度下Cu/Sn-58Bi/Cu熔融焊点的微观组织变化
        5.3.1 阳极与冷端在一侧时熔融焊点微观组织的变化
        5.3.2 阳极与热端在一侧时熔融焊点微观组织的变化
    5.4 热电耦合下Cu/Sn-58Bi/Cu熔融焊点原子扩散机制研究
        5.4.1 低电流密度下熔融焊点内原子扩散和扩散通量
        5.4.2 高电流密度下熔融焊点内原子扩散和扩散通量
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢



本文编号:3831331

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