80Au-20Sn釬料合金力學(xué)性能研究.pdf

1、80Au/20Sn釬料合金被廣泛用于微電子及光電子封裝中,其力學(xué)性能對于器件的可靠性分析至關(guān)重要。本文通過鑄態(tài)80Au/20Sn釬料試樣的單軸拉伸試驗(yàn)、單軸拉伸蠕變試驗(yàn)、納米壓痕試驗(yàn)以及等溫低周疲勞試驗(yàn),對其力學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),80Au/20Sn釬料的拉伸行為受溫度和應(yīng)變率影響顯著。25℃、低應(yīng)變率下以剪切滑移斷裂為主,25℃、高應(yīng)變率下以穿晶斷裂為主,75及125℃時以微孔聚合型的韌窩狀斷裂為主。提出統(tǒng)一型粘

2、塑性Anand本構(gòu)模型中應(yīng)考慮溫度和應(yīng)變率對參數(shù)的影響,修正后的模型能更好的描述單軸拉伸行為,并能被用于低周疲勞壽命預(yù)測中。
　　 80Au/20Sn釬料的拉伸蠕變行為在測試溫度及應(yīng)力水平下表現(xiàn)出典型的蠕變特征,隨著溫度及應(yīng)力水平的提高,穩(wěn)態(tài)蠕變率顯著增加而蠕變壽命顯著減小。Norton冪律模型及Garofalo雙曲正弦模型都能用來描述80Au/20Sn釬料的蠕變行為,但Garofalo雙曲正弦模型更佳。改進(jìn)的θ Project

3、ion預(yù)測方法能夠較好的預(yù)測整條蠕變曲線,K-R模型能更好的預(yù)測80Au/20Sn釬料的蠕變壽命。測試應(yīng)力及溫度范圍內(nèi)80Au/20Sn釬料合金的蠕變機(jī)制并沒有發(fā)生變化,晶界滑移被認(rèn)為是80Au/20Sn釬料合金最可能的占主導(dǎo)地位的蠕變變形機(jī)制。
　　 80Au/20Sn釬料恒加載速率/載荷納米壓痕試驗(yàn)表明微尺度下其熱力行為具有較強(qiáng)的加載速率敏感性、顯著的尺寸效應(yīng)以及溫度敏感性,在125及200℃下出現(xiàn)了明顯的“擠出”現(xiàn)象。基于

4、壓痕做功概念得到的蠕變應(yīng)力指數(shù)和蠕變激活能與單軸拉伸/壓縮蠕變試驗(yàn)結(jié)果具有一定的可比性,表明該測試和分析方法能在一定程度上預(yù)測釬料的蠕變參數(shù)。
　　 80Au/20Sn釬料等溫低周疲勞行為強(qiáng)烈依賴于應(yīng)變率和溫度。高應(yīng)變率下,具有明顯的準(zhǔn)靜態(tài)斷裂特征:低應(yīng)變率下,在蠕變與疲勞的交互作用下失效?；谒苄詰?yīng)變的Coffin-Manson模型及基于能量Morrow模型均能對80Au/20Sn釬料的低周疲勞行為進(jìn)行壽命預(yù)測。80Au/20