导　　师： 李国元

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 由于现阶段缺乏足够的无铅化可靠性数据支撑,出于性能和高可靠性的考虑,在医疗器械、航空航天等高可靠电子产品中仍采用无铅元器件与锡铅焊料混合组装的形式。尺寸微型化发展趋势下,混装焊点内部成分含量增加、原子扩散距离骤减及焊点内缺陷监测难度剧增等因素势必对焊点可靠性产生重要影响,因此针对混装焊点的失效分析与可靠性研究对高可靠性微电子产品具有重要意义。本文系统开展多场耦合作用下不同铅含量的混装焊点内部微观组织、缺陷演变机制及缺陷的电学监测研究。研究发现铅含量对混装焊点微结构演变影响显著,回流焊后Pb相、Ag3Sn相、(Cu,Ni)6Sn5相在钎料内呈细棒状分布且晶粒尺寸随Pb含量增加而细化,经125℃时效1000h后组织粗化,Pb相与(Cu,Ni)6Sn5相呈块状分布。125℃、电流密度3.96×103A/cm2时效100min后,无铅与Sn37Pb焊点微观组织无明显变化,铅含量从4.67wt%增加到9.22wt%时可见明显的SnPb相分离现象,铅含量从13.64wt%增加到29.42wt%时出现焊盘损耗与IMC不均匀富集。温度循环下Pb含量对Ni侧IMC形貌影响较大,研究表明针状的(Cu,Ni)6Sn5抗疲劳性能优于(Cu,Ni)3Sn4。多场耦合作用下混装焊点微结构演化过程中出现不同形式的缺陷,热时效下仅组织粗化无明显缺陷,热电耦合下出现空洞、裂纹、SnPb相分离与IMC富集等缺陷,温度循环下出现裂纹与空洞缺陷。研究表明多场耦合下焊点缺陷演变差异较大,无明显缺陷时仅热应力作用难以驱动缺陷衍生,热电耦合作用下低铅试样容易衍生空洞缺陷,高铅试样则容易衍生裂纹缺陷;存在空洞缺陷时空洞在热应力及热电耦合作用下横向移动、纵向扩展生长;存在裂纹缺陷时裂纹在热应力及热电耦合作用下由焊点边角衍生,随之横向贯穿,最终引起开路失效。焊点内部缺陷的电学监测手段有着各自适用性,惠思通电�

关 键 词： 混装焊点 铅含量 微结构 缺陷监测

领　　域： []