功率器件無鉛焊料焊接層可靠性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文研究工作主要圍繞無鉛焊接及其可靠性展開，論文分為兩個大的部分。第一部分系統(tǒng)研究了焊接層中孔洞對熱阻和熱機械應(yīng)力的影響，以及影響孔洞形成的因素。結(jié)果表明，空洞率對熱阻影響顯著，空洞位置對熱阻的影響不大，以10％空洞為例，不同典型位置空洞導(dǎo)致熱阻的差別小于1％。當(dāng)空洞處于焊接層中央位置時，空洞率對焊接層等效塑性應(yīng)變的大小及分布影響較小。和空洞大小相比，空洞位置對焊接層內(nèi)等效塑性應(yīng)變的分布有一定的影響。 在現(xiàn)有試驗設(shè)計及參數(shù)窗口內(nèi)

2、，焊料的種類，回流曲線，焊盤和器件的鍍層種類及其氧化程度和焊料高度對焊接層空洞率的影響都比較小，最大空洞率不超過5％。焊接層中空洞較大的樣品不論是空洞的生長還是分層及疲勞裂紋都比空洞率較小的樣品嚴(yán)重。但是空洞率為33％-48％的試驗樣品的壽命超過2500熱沖擊周期。這與模擬結(jié)果符合，即焊接層中的空洞率對焊接層熱機械可靠性影響較小。 論文第二部分主要探討了不同構(gòu)型下形成的金屬間化合物(Intermetalliccompound，I

3、MC)在時效及熱沖擊過程中的演變。 在125℃的高溫時效過程中，當(dāng)Cu6Sn5IMC的初始粒度較小時，Cu6Sn5IMC迅速長大。當(dāng)Cu6Sn5IMC的初始粒度較大時，Cu6Sn5IMC的粒度變化不明顯。 在熱沖擊實驗中，當(dāng)器件端為Cu熱沉，PCB板上使用NiAu鍍層時，界面(Cu,Ni)6Sn5長大，但整體形貌沒有明顯的變化。當(dāng)PCB板上使用HASL鍍層時，界面兩層IMCCu6Sn5和Cu3Sn的厚度同時長大，形貌由貝

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