1、密級(jí)桂林電子科技大學(xué)碩碩碩碩士士士士學(xué)學(xué)學(xué)學(xué)位位位位論論論論文文文文（全日制工程碩士）（全日制工程碩士）題目目目目基于熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力作用下無鉛焊點(diǎn)可靠性的實(shí)驗(yàn)研究基于熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力作用下無鉛焊點(diǎn)可靠性的實(shí)驗(yàn)研究基于熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力作用下無鉛焊點(diǎn)可靠性的實(shí)驗(yàn)研究基于熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力作用下無鉛焊點(diǎn)可靠性的實(shí)驗(yàn)研究（英文）（英文）ReliabilityReliabilityReliabilityReliabilityExperimentE

2、xperimentExperimentExperimentResearchResearchResearchResearchononononLeadFreeLeadFreeLeadFreeLeadFreeSolderSolderSolderSolderJointJointJointJointunderunderunderunderThermalThermalThermalThermalStressStressStressStressMec

3、hanicalMechanicalMechanicalMechanicalStressStressStressStress研究生學(xué)號(hào)::::10210214102102141021021410210214研究生姓名::::黃超指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)::::楊道國(guó)楊道國(guó)教授教授申請(qǐng)學(xué)位門類::::工學(xué)碩士工學(xué)碩士學(xué)科、專科、專業(yè)名稱::::機(jī)械工程機(jī)械工程提交論文日期::::2012201220122012年9999月論文答

4、辯日期::::2012201220122012年12121212月摘要I摘要隨著球柵陣列封裝（BGA）的封裝形式成為行業(yè)的主流技術(shù)，研究其可靠性顯得越來越重要，BGA封裝失效的最主要原因在于焊點(diǎn)的失效，并且隨著無鉛化在電子封裝行業(yè)的發(fā)展，研究BGA無鉛焊點(diǎn)的可靠性非常重要，電子產(chǎn)品在生產(chǎn)過程或者使用過程中，難免有受壓、碰撞等情況引起的機(jī)械應(yīng)力作用，并且在不同的環(huán)境溫度和工作狀態(tài)下也會(huì)使焊點(diǎn)承受周期性的溫度循環(huán)引起的熱應(yīng)力的作用。本文針對(duì)

5、某電子代工服務(wù)（EMS）工廠的無鉛產(chǎn)品，選取其印刷電路板組件（PCBA）上非常容易失效的BGA元器件，對(duì)其基于熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力作用下可靠性的研究。研究主要內(nèi)容如下：1.由于無鉛焊料與焊盤之間的金屬間化合物（IMC）對(duì)可靠性的影響很大，首先針對(duì)SnAgCu焊料與Cu焊盤的界面反應(yīng)生成的IMC進(jìn)行調(diào)研。2.進(jìn)行加速溫度循環(huán)實(shí)驗(yàn)，在不同循環(huán)周期，通過切片、染色、光學(xué)顯微鏡等失效分析手段，觀察其微觀組織，研究加速溫度循環(huán)實(shí)驗(yàn)這種熱應(yīng)力作用下無鉛

6、焊點(diǎn)的可靠性。3.進(jìn)行高溫老化實(shí)驗(yàn)，在不同時(shí)效時(shí)間，通過染色，光學(xué)顯微鏡等失效分析手段，觀察其微觀組織，研究基于高溫老化實(shí)驗(yàn)這種環(huán)境下無鉛焊點(diǎn)的可靠性。4.進(jìn)行彎曲實(shí)驗(yàn)，設(shè)置不同彎曲應(yīng)變量跟應(yīng)變速率，通過染色，光學(xué)顯微鏡觀察等失效分析手段，研究彎曲實(shí)驗(yàn)這種機(jī)械應(yīng)力作用下無鉛焊點(diǎn)的可靠性。研究結(jié)果表明：1.熱循環(huán)下，無鉛焊點(diǎn)裂紋萌生在焊料與器件的四個(gè)角落最明顯，且隨著熱循環(huán)時(shí)間的推移，裂紋有沿著焊料焊盤金屬間化合物擴(kuò)散的趨勢(shì)；其失效模式主

7、要是BGA處焊點(diǎn)開裂和印刷電路板（PCB）處焊點(diǎn)開裂；單晶焊點(diǎn)對(duì)可靠性影響較大，熱循環(huán)之后，很多單晶焊點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ш更c(diǎn)；當(dāng)BGA處焊盤與焊料的IMC厚度達(dá)到4um，Cu3Sn的厚度達(dá)到0.35um的時(shí)候，焊點(diǎn)失效率呈線性增長(zhǎng)，可靠性隨之下降，極易引起焊點(diǎn)的失效；當(dāng)PCB處焊盤與焊料的IMC達(dá)到3um，Cu3Sn的厚度達(dá)到0.26um的時(shí)候，焊點(diǎn)可靠性將下降，極易引起焊點(diǎn)的失效；BGA處IMC的Cu6Sn5生長(zhǎng)速度跟Cu3Sn的生長(zhǎng)速度差