低银SnAgCu系无铅钎料接头冲击和跌落性能研究

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随着电子产品小型化、轻量化和薄型化的发展,电子制造业中要求提高电子封装密度,减小焊点尺寸,同时焊点的服役状态日趋复杂,这给焊点可靠性提出了日益严峻的挑战。电子产品在长期服役过程中容易受到意外的振动、碰撞而引起电子器件失效,因此,有必要对电子器件在跌落载荷作用下的可靠性进行研究。研究了Sn-Ag-Cu系无铅钎料中银含量对接头抗跌落性能的影响,研究结果表明:随着银含量的降低,在显著度为99%的条件下,钎焊接头的抗跌落性能显著提高。钎焊接头中存在缺口时,跌落次数明显下降。接头的破坏主要发生在钎料与铜基体之间的界面层上,破坏断口具有脆性断裂特征;界面层厚度随着银含量的降低而逐渐减小,这是导致钎焊接头随银含量降低而跌落性能提高的主要原因。为了阐明银含量对接头抗跌落性能的影响机理,研究了不同银含量接头在一次冲击载荷、多次冲击载荷、不同拉伸速率作用下的破坏过程。研究结果表明:在静拉伸载荷作用下,随着银含量的降低,接头的拉伸强度呈现降低的趋势,断口具有明显的韧性破坏特征;在多次冲击载荷作用下,随着银含量的降低,接头破坏时所能承受的冲击次数逐渐提高。在冲击载荷作用下,钎焊接头的断口具有明显的脆性断裂特征。由此研究了应变速率对钎焊接头破坏过程的影响。在应变速率低于3.33/s时,钎焊接头的拉伸强度随应变速率的增大而增大,断裂主要发生在钎料内部,表现为韧性断裂;应变速率高于3.33/s时,不同银含量接头拉伸强度变化趋势不同,此时,断裂位置转移至钎料与金属间化合物层之间的界面处,具有明显的脆性断裂特征。
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