微焊點(diǎn)SAC-Cu塑性與蠕變性能研究.pdf

1、微電子封裝技術(shù)一直向著高密度、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。這使得微電子產(chǎn)品中的焊點(diǎn)越來(lái)越小。板級(jí)封裝中的微焊點(diǎn)直徑已達(dá)到200微米至760微米之間，芯片上的預(yù)制凸點(diǎn)達(dá)到20微米。此時(shí)，微焊點(diǎn)的塑性與蠕變性能與大尺寸焊點(diǎn)之間存在很大差別。本文以幾種典型 SAC/Cu BGA焊點(diǎn)(焊球直徑400微米)為載體，借助納米壓痕技術(shù)手段，原位研究了微焊點(diǎn)的塑性及蠕變性能。
　　研究了微焊點(diǎn)在納米壓痕儀壓頭作用下的塑性變形現(xiàn)象，分析了納米壓痕實(shí)驗(yàn)加載速率

2、對(duì)微焊點(diǎn)塑性變形行為的影響，加載速率增大，微焊點(diǎn)的硬度升高。以傳統(tǒng)塑性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系模型為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)納米壓痕載荷-深度曲線(xiàn)的解析，建立了基于納米壓痕法的微焊點(diǎn)塑性變形應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)方程。利用微焊點(diǎn)壓痕變形過(guò)程中產(chǎn)生的塑性應(yīng)變與總應(yīng)變的比值作為塑性因子，表征微焊點(diǎn)的塑性。建立了塑性因子與溫度(25℃-85℃)之間的關(guān)系。研究了微小壓痕的塑性因子，發(fā)現(xiàn)了壓痕深度較小(小于1000納米)時(shí)，塑性因子存在尺寸效應(yīng)?；诠腆w力學(xué)中的“應(yīng)變梯

3、度理論”，建立了尺寸因子與幾何必需位錯(cuò)之間的關(guān)系。
　　基于傳統(tǒng)的粘塑性蠕變本構(gòu)關(guān)系模型，借助納米壓痕法建立了微焊點(diǎn)SACBN/Cu和SAC305/Cu的蠕變本構(gòu)方程。獲得了微焊點(diǎn)在不同溫度下(25℃-85℃)的蠕變應(yīng)力指數(shù)。利用納米壓痕“階梯加載-卸載”方法，獲得了變應(yīng)力條件下微焊點(diǎn) SACBN/Cu和SAC305/Cu的蠕變性能。外加應(yīng)力突然增加，焊點(diǎn)蠕變速率迅速增加后，蠕變速率逐漸變緩，最終趨于穩(wěn)定。階梯加載后，微焊點(diǎn)產(chǎn)生了

4、明顯的應(yīng)變硬化顯現(xiàn)，蠕變應(yīng)變速率降低，應(yīng)力指數(shù)增加。
　　對(duì)界面金屬間化合物 Cu6Sn5和(Cu，Ni)6Sn5的高溫塑性變形行為進(jìn)行了研究。室溫下，金屬間化合物(Cu，Ni)6Sn5的硬度和彈性模量均高于Cu6Sn5，隨著溫度的升高，Cu6Sn5和(Cu，Ni)6Sn5硬度變化遵循一個(gè)線(xiàn)性衰減方程。二者的彈性模量隨溫度升高呈指數(shù)型降低。建立了 Cu6Sn5和(Cu，Ni)6Sn5塑性因子與溫度之間的關(guān)系方程。隨著溫度的提高，界