CBGA热循环作用下组织演化与损伤的研究（Microstructural evolution and damage of ceramic ball grid array under thermal cycling）
文献类型：学位论文
| 作者 | 王薇 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2006-06-14 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 冼爱平 |
| 关键词 | 陶瓷球栅阵列封装 热循环 有限元法 疲劳裂纹 可靠性 |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | 由于陶瓷球栅阵列封装(CBGA)结构中陶瓷芯片、印刷线路板与焊点之间的热膨胀系数有很大的差异，在电子器件实际服役条件下，当环境温度变化或频繁开关时很容易在焊点内产生往复作用的应力。这种周期性作用的应力造成了焊点的疲劳失效，研究表明，电子器件的失效中60 ％以上是由于焊点失效引起的，而这些焊点失效的原因大多是因为温度循环的作用。本文对电子封装CBGA结构中焊点在热循环作用下组织的演化和损伤进行了研究。 实验采用了贴近实际服役条件的热循环曲线，分析了热循环引起的利用Sn-3.0Ag-0.5Cu焊膏焊接的CBGA结构中焊点横截面的组织变化、断面的组织观察、裂纹的萌生位置和扩展路径；用有限元模拟的方法对CBGA结构进行了应力应变分析和寿命预测。结果表明：1. 热循环后，Cu焊盘处的金属间化合物由只有Cu6Sn5发展为Cu6Sn5 和Cu3Sn两种，Cu3Sn位于Cu6Sn5/Cu界面之间；Ag焊盘处的金属间化合物为Ag3Sn。随着热循环周次的增加，金属间化合物均增厚，但增厚速度逐渐降低；2. 随着热循环的进行，疲劳裂纹开始在焊点的边角位置产生，并且沿着焊球内部或金属间化合物/焊球的界面处扩展；3. 有限元模拟结果指出裂纹萌生位置处的应力最大，并相对集中，成为整个结构的薄弱环节；利用滞后回线和Coffin-Manson方程计算得出的疲劳寿命预测值与热循环实验结果一致；4.断口观察发现为韧性断裂方式，在断口处存在由于剪切过载而产生的条纹组织。 实验还分析了利用Sn-58Bi焊膏焊接的CBGA结构热循环可靠性。结果表明：热循环后Cu焊盘和Ag焊盘处金属间化合物的组织变化和裂纹的萌生位置与上述相同，不同的是裂纹的扩展路径是沿着Ag焊盘与陶瓷芯片基体的界面扩展或者在Sn-Bi焊膏内部扩展。 另外，初步研究了CBGA结构在热电耦合场作用下焊点的可靠性。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 85 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16985]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王薇. CBGA热循环作用下组织演化与损伤的研究（Microstructural evolution and damage of ceramic ball grid array under thermal cycling）[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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