论文部分内容阅读
球栅阵列(BGA)因其性能方面的显著优点,成为目前芯片连接中广泛使用的连接形式。但随着电子产品的小型化趋势,使得这种封装结构的耐久性成为讨论的焦点。焊点蠕变应变的累积是造成焊点在使用过程中发生失效的主要原因。焊点的抗蠕变性能在焊点的耐久性评估过程中起到决定性的作用。所以,本文在不同的加载方式下研究BGA焊点的蠕变行为。主要进行了以下工作:采用一次加载-卸载方式,运用纳米压痕试验研究BGA焊点的室温蠕变行为。得到加载变量对室温蠕变行为的影响规律:加载时间增大,蠕变阶段位移明显增加,卸载后的残余蠕变应变减小;加载速率增大,蠕变位移明显增加;峰值载荷增加,蠕变阶段位移几乎没有变化,卸载后残余蠕变应变明显增加。对比各加载变量对蠕变应变累积的影响,发现加载速率和峰值载荷是相对重要因素。得到了室温下Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)焊料BGA焊点的蠕变速率敏感指数m为0.06434。进一步确定了室温下SAC305焊料BGA焊点的蠕变机制。利用有限元仿真方法,建立BGA焊点纳米压痕过程的简化有限元模型,对比仿真获得的蠕变曲线与试验所得曲线,验证了模拟的可靠性。采用循环的加载-卸载方式,运用有限元仿真软件MSC.Marc研究SAC305无铅BGA焊点在温度循环条件下的蠕变行为。BGA焊点承受温度循环载荷时,随温度循环次数的增加,焊点蠕变应变的积累在升温和降温阶段增加较大,且最大总等效蠕变应变较大值区域会向焊点中心移动。随着峰值温度的增大,焊点的等效蠕变应变和总等效蠕变应变会增大。升温速率和保温时间的增大对单次循环的等效蠕变应变和总等效蠕变应变的影响不大。采用有限元模拟软件模拟无铅BGA焊点在不同温度下纳米压痕过程,对焊点在不同温度条件下的蠕变行为进行分析。发现温度对蠕变有促进作用,温度会使材料产生软化现象。