球栅阵列中Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊点剪切蠕变行为研究

摘要

随着世界工业发达国家在电子领域全面禁止有铅钎料的生产及使用的有关法律的实施,无铅钎料的研发蓬勃开展。Sn-Ag-Cu系无铅钎料由于优良的力学性能以及使用性能,被认为是Sn-Pb钎料的最佳替代品之一。
　　对Sn-Ag-Cu系无铅钎料的性能研究已经很多,但是,对于其真实封装结构下的使用性能研究不多。本文选取 Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅钎料,研究了其在BGA封装结构下的剪切蠕变行为,主要包括了以下内容:
　　在297、313、333、353和373k温度下,在自行研制的高精度蠕变测试装置上,对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅钎料 BGA样品进行了剪切蠕变测试。得出在当前的应力与温度范围内,蠕变指数为6.60,蠕变激活能为57.22 KJ.mol-1,并确定了蠕变本构方程。在讨论蠕变机制时,需要综合考虑其它方面的因素,如试样的几何模型,钎料球的尺寸因素,基板镀层金属的溶解,以及金属间化合物以及其扩散等因素,钎料本身的蠕变特性不能完全代表具体封装结构下的蠕变特性。
　　在同样试验条件下,研究了热老化作用对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅钎料BGA样品剪切蠕变行为的影响。结果显示,热老化作用对蠕变指数基本没有影响,但蠕变激活能明显减小。产生这样的原因可能是热老化作用使得钎料组织内部金属间化合物(IMC)厚度增加导致的。

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1 绪论

1.1 电子封装简介

1.2 关于可靠性工程的介绍

1.3 蠕变理论基础

1.4 本文的工作以及研究意义

1.5 本文的研究技术路线

2 蠕变测试装置的研发以及试验过程

2.1 蠕变测试装置的研发

2.2 试验材料以及试验样品的制作

2.3 本章小结

3 BGA剪切蠕变试验结果与分析

3.1 BGA剪切蠕变的试验内容

3.2 BGA剪切蠕变的蠕变曲线(e)

3.3 BGA剪切蠕变本构方程的建立

3.4 试样的组织分析

3.5 蠕变机制的探讨

3.6 本章小结

4 热老化对BGA剪切蠕变行为的影响研究

4.1 热老化后的BGA剪切蠕变曲线

4.2 热老化后BGA剪切蠕变本构方程的建立

4.3 热老化作用前后数据的比较

4.4 热老化作用对蠕变影响的原因分析

4.5 本章小结

5 结论及展望

致谢

参考文献

附录Ⅰ 攻读硕士期间发表的论文