热循环条件下焊点失效行为的研究

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1、摘要摘要电子封装技术均要求通过焊点直接实现异材间电气及刚性机械连接，对于任何一个电子系统，一个焊点的失效导致整个电路板甚至整个系统的失效，因此焊点的可靠性在电子封装领域是一个非常重要的问题，它的质量与可靠性对电子产品的可靠性起着至关重要的作用。通常，温度循环产生的交变应力是封装焊点失效的主要原因，本文以应用最为广泛的通孔插装焊点与倒装焊点为研究对象，通过加速热循环试验，分别对其失效机理，服役过程中的变化规律进行了研究。本文首先对在实际工作中失效的通孔插装焊点做失效定位，结果表明几乎所有焊点的失效都是由于引线与钎料的剥离而引起。通过金相

2、剖面观察来分析当前失效模式，几乎所有裂纹都贯穿于三个薄弱区。通过热循环试验，在不同循环周期观察焊点裂纹的扩展情况。发现在热循环试验初期，钎料／焊盘界面、钎料／引线界面都有起始裂纹产生，随着循环周期的增加，钎料／引线界面的裂纹与钎料／焊盘的裂纹相比，生长速度更快，最终变成导致焊点失效的主裂纹。对倒装组装SnAgCu焊料，基于连续损伤力学的方法，采用能量耗散理论，推导出蠕变疲劳交互作用的连续损伤演化模型。并以电阻应变为损伤变量，对SnAgCu焊料在蠕变疲劳交互作用下的损伤进行测量。对不同周期的试样进行金相观察，分析了钎料蠕变疲劳交互作用的

3、损伤演化过程。由于蠕变损伤和疲劳损伤在机理上的差异，这两种损伤之间的耦合在早期并没有出现。在损伤发展的后期阶段，由实验观察结果表明，蠕变损伤会促进疲劳损伤的发展，由于疲劳裂纹的存在，增加了裂纹前端区域的应力，加速前端颗粒间蠕变空穴的形成。关键词可靠性；热循环；损伤力学；疲劳一蠕变交互作用ABSTRACTSolderjointinterconnectionsplayanimportantroleinthetechnologyofelectronicspackagingsincetheynotonlyprovidetheelectrica

4、lconnectionsbutalsoarethesolemechanicalattachmentoftheelectroniccomponentstOtheprintedcircuitboard(PCB)．Theinvalidationofsolderisrecognizedasthemajorreasonleadingalltheelectronsystemtodamage．Thequalityandreliabilityofsolderjointisrecognizedcrucialfactorforthereliability

5、ofthemostelectronicpackages．Underthermalcycling，thesolderjointandPCBgeneratealternatestressthatisthemainreasoncausingsolderjointfailure．Through—holeandFlip—chiptechnologyarewidelyusedintheelectronicpackagingfiled．Basedonthermalcyclingtest，thisdissertationstudiedonthefai

6、luremechanismandthevarylawoftheThrough—holesolderjointandFlip—chipsolderjoint．Thisdissertationfixedthefailurepositionforthedamagedthrough—holesolderjoint．Theresultsshowedthatallmostallthedamagedsolderjointscausedbythepeelingoffofleadingwireandsolder．Accordingthemetallog

7、raphicanalysis，itwasfoundedthatallmostallthecracksbreakthroughthethreeweakarea．Duringthermalcyclingtesting，itwasfoundedthatearlyinthetesting，thecrackgeneratedintheinterfaceofsolder／PCBandsolder／leading—wire，butwiththeproceedofthethermalcyclingtesting，thecrackthatgenerat

8、edintheinterfaceofsolder／leading-wiredevelopedthemaincrack，thenleadingthepeelingoffofleadingwireandsolder．Base