热-机械应力条件下无铅钎料再结晶行为研究
发布时间：2022-10-10 13:50
随着电子封装材料对有害物质减少的迫切需求,无铅钎料被认为是一种有潜力的钎焊材料。其β-Sn晶体c轴0.3181 nm,a轴和b轴是0.5832 nm。由于晶体结构为体心四方结构（Body-Centered Tetragonal,BCT）,Sn晶体表现出强烈的各向异性。在焊点服役阶段,芯片侧与印刷电路板（Printed Circuit Board,PCB）以及焊点之间存在热膨胀系数不匹配。由于应力集中使得焊点发生裂纹或再结晶,从而引起焊点失效。热机械疲劳引起的再结晶会使焊点力学性能恶化。由于再结晶机理暂不明确,所以有必要分别对热、机械应力对再结晶的影响分别予以研究。本文研究了拉伸应力,剪切应力-老化,循环机械应力这三种条件下的无铅焊点微观结构演化。所有试样均采用SAC305无铅钎料。拉伸应力加载速率与剪切应力剪切速率均为0.2μm/s,循环应力加载频率为2 Hz。对所有试样进行扫描电镜、电子背散射衍射（Electron Backscattered Diffraction,EBSD）等技术手段进行研究分析。讨论了无铅钎料金属间化合物形貌演变,内部晶粒再结晶行为及其再结晶晶粒长大行为。EBS...
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 电子封装钎料无铅化的发展
1.2.1 半导体行业技术发展
1.2.2 铅及其含铅钎料的不利影响
1.2.3 无铅化发展历史
1.2.4 锡基无铅钎料发展
1.2.5 锡基无铅钎料性能增强研究
1.3 无铅焊点再结晶可靠性问题
1.4 本文主要研究内容
第2章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 剪切与三点弯曲实验材料选择
2.1.2 拉伸实验材料选择
2.2 实验方法
2.2.1 无铅钎料单调拉伸应力试验
2.2.2 无铅焊点单调剪切应力试验
2.2.3 无铅焊点老化试验
2.3 无铅焊点三点弯曲疲劳试验
2.4 无铅钎料组织观察与分析
2.4.1 无铅钎料显微硬度分析
2.4.2 无铅钎料晶体取向观测与分析
第3章 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu无铅钎料机械应力下变形行为研究
3.1 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu无铅钎料单调拉伸应力下变形行为
3.2 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu无铅钎料单调拉伸应力下组织形貌演变
3.2.1 拉伸变形过程中的钎料变形条带
3.2.2 拉伸变形过程中金属间化合物的粗化
3.3 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu无铅钎料单调拉伸变形后硬度变化
3.4 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu无铅钎料拉伸变形区域EBSD取向分布
3.5 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu无铅焊点循环机械应力下再结晶行为研究
3.6 本章小结
第4章 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu钎料剪切应力与老化下再结晶研究
4.1 单调剪切应力条件下无铅凸点微观组织变化
4.1.1 单调剪切应力条件下无铅凸点晶粒微观形貌演变
4.1.2 单调剪切应力条件下无铅凸点晶体取向演变
4.1.3 单调剪切应力条件下金属间化合物演变
4.2 无铅凸点老化条件下微观组织演变
4.2.1 无铅凸点老化条件下再结晶行为
4.2.2 无铅凸点老化条件下金属间化合物微观组织演变
4.2.3 无铅凸点老化条件下晶体取向演变
4.3 无铅凸点剪切变形后老化条件下再结晶连续观测
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间所发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米管增强Sn-58Bi无铅钎料焊点抗蠕变性能研究[J]. 刘海祥,杨莉,徐俊,王春景. 热加工工艺. 2017(09)
[2]电迁移诱发镀层锡须生长行为分析[J]. 姚宗湘,罗键,尹立孟,蒋德平,王刚,陈志刚. 焊接学报. 2017(04)
[3]近十年含稀土无铅钎料研究进展及发展趋势[J]. 张亮,杨帆,孙磊,郭永环. 稀土. 2017(01)
[4]近十年中国无铅钎料研究进展[J]. 张亮,TU KingNing,陈信文,范晖,陆向宁,胡小武,钟素娟,杨帆. 中国科学:技术科学. 2016(08)
[5]SnAgCu微焊点高温拉伸与剪切蠕变的比较研究[J]. 王刚,李勇,唐明,李东,尹立孟. 电子元件与材料. 2016(05)
[6]军用有铅无铅元器件混装技术及可靠性分析[J]. 徐枫. 国防制造技术. 2015(03)
[7]通过添加POSS颗粒抑制锡基无Pb焊层的晶须生长[J]. 左勇,马立民,刘思涵,舒雨田,郭福. 金属学报. 2015(06)
[8]无铅BGA焊点局部再结晶与损伤模式的研究[J]. 陈该青,徐幸,程明生. 电子工艺技术. 2015(01)
[9]β-锡单晶的变形行为[J]. 周慧玲. 电子工艺技术. 2014(04)
[10]基于FIB的三维表征分析技术及应用进展[J]. 贾志宏,王雪丽,邢远,刘莹莹,刘庆. 中国材料进展. 2013(12)
博士论文
[1]低Ag含量Sn-Ag-Zn系无铅焊料的研究[D]. 罗庭碧.上海交通大学 2014
[2]Sn基钎料/Cu界面柯肯达尔空洞机理研究[D]. 杨扬.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]基于EBSD分析对Au-20Sn共晶合金熔体混合凝固组织的研究[D]. 杨莹.云南大学 2015
[2]SnAgCu无铅焊点的剪切数值模拟及实验研究[D]. 于洋洋.哈尔滨理工大学 2015
[3]热循环与老化条件下焊点晶体取向和微观组织演变研究[D]. 祝郡璋.哈尔滨工业大学 2013
[4]微互连焊点电迁移失效机理研究[D]. 秦敬凯.哈尔滨工业大学 2012
[5]BGA封装的动态弯曲实验研究及其数值模拟[D]. 龙琳.华南理工大学 2012
[6]球栅阵列中Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊点剪切蠕变行为研究[D]. 谷国强.华中科技大学 2012
[7]含碳纳米管的Sn-58Bi无铅钎料的制备及其性能研究[D]. 安晶.哈尔滨工业大学 2010
[8]新型Sn-Cu系无银无铅焊料的研究[D]. 李建新.江苏大学 2009
[9]球栅阵列封装无铅植球工艺研究[D]. 王红雨.复旦大学 2009
[10]BGA封装器件焊球剪切实验及模拟研究[D]. 沈萌.复旦大学 2008
本文编号：3689731
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 电子封装钎料无铅化的发展
1.2.1 半导体行业技术发展
1.2.2 铅及其含铅钎料的不利影响
1.2.3 无铅化发展历史
1.2.4 锡基无铅钎料发展
1.2.5 锡基无铅钎料性能增强研究
1.3 无铅焊点再结晶可靠性问题
1.4 本文主要研究内容
第2章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 剪切与三点弯曲实验材料选择
2.1.2 拉伸实验材料选择
2.2 实验方法
2.2.1 无铅钎料单调拉伸应力试验
2.2.2 无铅焊点单调剪切应力试验
2.2.3 无铅焊点老化试验
2.3 无铅焊点三点弯曲疲劳试验
2.4 无铅钎料组织观察与分析
2.4.1 无铅钎料显微硬度分析
2.4.2 无铅钎料晶体取向观测与分析
第3章 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu无铅钎料机械应力下变形行为研究
3.1 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu无铅钎料单调拉伸应力下变形行为
3.2 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu无铅钎料单调拉伸应力下组织形貌演变
3.2.1 拉伸变形过程中的钎料变形条带
3.2.2 拉伸变形过程中金属间化合物的粗化
3.3 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu无铅钎料单调拉伸变形后硬度变化
3.4 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu无铅钎料拉伸变形区域EBSD取向分布
3.5 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu无铅焊点循环机械应力下再结晶行为研究
3.6 本章小结
第4章 Sn_(3.0)Ag_(0.5)Cu钎料剪切应力与老化下再结晶研究
4.1 单调剪切应力条件下无铅凸点微观组织变化
4.1.1 单调剪切应力条件下无铅凸点晶粒微观形貌演变
4.1.2 单调剪切应力条件下无铅凸点晶体取向演变
4.1.3 单调剪切应力条件下金属间化合物演变
4.2 无铅凸点老化条件下微观组织演变
4.2.1 无铅凸点老化条件下再结晶行为
4.2.2 无铅凸点老化条件下金属间化合物微观组织演变
4.2.3 无铅凸点老化条件下晶体取向演变
4.3 无铅凸点剪切变形后老化条件下再结晶连续观测
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间所发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米管增强Sn-58Bi无铅钎料焊点抗蠕变性能研究[J]. 刘海祥,杨莉,徐俊,王春景. 热加工工艺. 2017(09)
[2]电迁移诱发镀层锡须生长行为分析[J]. 姚宗湘,罗键,尹立孟,蒋德平,王刚,陈志刚. 焊接学报. 2017(04)
[3]近十年含稀土无铅钎料研究进展及发展趋势[J]. 张亮,杨帆,孙磊,郭永环. 稀土. 2017(01)
[4]近十年中国无铅钎料研究进展[J]. 张亮,TU KingNing,陈信文,范晖,陆向宁,胡小武,钟素娟,杨帆. 中国科学:技术科学. 2016(08)
[5]SnAgCu微焊点高温拉伸与剪切蠕变的比较研究[J]. 王刚,李勇,唐明,李东,尹立孟. 电子元件与材料. 2016(05)
[6]军用有铅无铅元器件混装技术及可靠性分析[J]. 徐枫. 国防制造技术. 2015(03)
[7]通过添加POSS颗粒抑制锡基无Pb焊层的晶须生长[J]. 左勇,马立民,刘思涵,舒雨田,郭福. 金属学报. 2015(06)
[8]无铅BGA焊点局部再结晶与损伤模式的研究[J]. 陈该青,徐幸,程明生. 电子工艺技术. 2015(01)
[9]β-锡单晶的变形行为[J]. 周慧玲. 电子工艺技术. 2014(04)
[10]基于FIB的三维表征分析技术及应用进展[J]. 贾志宏,王雪丽,邢远,刘莹莹,刘庆. 中国材料进展. 2013(12)
博士论文
[1]低Ag含量Sn-Ag-Zn系无铅焊料的研究[D]. 罗庭碧.上海交通大学 2014
[2]Sn基钎料/Cu界面柯肯达尔空洞机理研究[D]. 杨扬.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]基于EBSD分析对Au-20Sn共晶合金熔体混合凝固组织的研究[D]. 杨莹.云南大学 2015
[2]SnAgCu无铅焊点的剪切数值模拟及实验研究[D]. 于洋洋.哈尔滨理工大学 2015
[3]热循环与老化条件下焊点晶体取向和微观组织演变研究[D]. 祝郡璋.哈尔滨工业大学 2013
[4]微互连焊点电迁移失效机理研究[D]. 秦敬凯.哈尔滨工业大学 2012
[5]BGA封装的动态弯曲实验研究及其数值模拟[D]. 龙琳.华南理工大学 2012
[6]球栅阵列中Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊点剪切蠕变行为研究[D]. 谷国强.华中科技大学 2012
[7]含碳纳米管的Sn-58Bi无铅钎料的制备及其性能研究[D]. 安晶.哈尔滨工业大学 2010
[8]新型Sn-Cu系无银无铅焊料的研究[D]. 李建新.江苏大学 2009
[9]球栅阵列封装无铅植球工艺研究[D]. 王红雨.复旦大学 2009
[10]BGA封装器件焊球剪切实验及模拟研究[D]. 沈萌.复旦大学 2008
本文编号：3689731
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