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随着电子产业的迅速发展,人们进入信息化时代,电子信息技术在国防、交通、医疗等产业中扮演着越来越重要的角色。人们追求电子设备向更小,更轻,更薄的方向发展,电子封装技术的进步对电子产品的发展功不可没。板级互连焊点的尺寸也随产品小型化急剧减小,在实际服役过程中往往经历着热、力、电载荷的共同作用,这必然导致对电子产品可靠性的要求越来越高。因此,本文采用振动实验和有限元模拟相结合的方法,对热-力耦合、热-力-电耦合作用下,PCB板和互连焊点的响应特征进行表征,研究了耦合条件下板级焊点的失效模式和失效寿命。在热-力耦合试验中,研究了不同温度(25°C,65°C,105°C)振动载荷下板级焊点的可靠性。当测试板受到激振频率为25°C一阶固有频率的定频振动时,随着温度升高,PCB板一阶固有频率下降,由于固有频率在高温下发生偏移,削弱了共振效应,导致PCB变形减小,PCB板载荷强度降低以及焊点应力水平的下降。当振动频率分别设定为不同温度下的PCB板一阶固有频率时,即各温度均发生共振,随着温度的升高,PCB板变形增大,PCB板载荷强度增大而焊点应力减小,焊点塑性应变增大,焊点通过变形缓解焊点应力。温度主导焊点裂纹扩展路径,温度升高,提高了焊点的塑性变形能力,促进了焊点通过体焊料的变形来缓解焊点的界面应力,裂纹位置随着高应力区域的变化发生改变,裂纹从界面IMC/Cu层迁移到体钎料处,裂纹更可能从脆性断裂变为韧性断裂,并且焊点的寿命得到改善。通过数值模拟中的焊点应力和实验中的寿命数据拟合出焊点寿命曲线,结果显示,温度升高,焊点应力水平降低,焊点寿命提高。在热-力-电耦合试验中,研究了电流的施加对不同温度(25°C,65°C,105°C)振动载荷下板级焊点可靠性的影响。施加电流后,通电位置局部温度较高,PCB板边缘位置温度较低,PCB板温度分布不均匀。与热-力耦合条件相比,PCB板温度的变化降低了PCB板的一阶固有频率,PCB板的应变峰值下降,载荷强度降低导致焊点应力水平降低。同时,通电后焊点温度进一步升高,塑性性能进一步改善,裂纹位置主要为体钎料裂纹和界面-体钎料混合裂纹。因此,PCB板应变降低和焊点塑性性能提高均使焊点寿命提高。进一步加大电流强度,提高电流密度,焊点在更高温度下服役,PCB板载荷强度降低,焊点塑性性能较好,焊点未发生断裂。当环境温度急剧下降时,PCB板应变增大,振动载荷强度提高,同时焊点塑性应变短时间内急剧增大,易产生裂纹,导致焊点立刻失效。