焊锡接点<span>IMC层微结构演化与力学行为</span>

doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00186

金属学报

2013, Vol. 49

Issue (9): 1137-1142 DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00186

论文

本期目录 | 过刊浏览

焊锡接点IMC层微结构演化与力学行为

安彤,秦飞,王晓亮

北京工业大学机械工程与应用电子技术学院先进电子封装技术与可靠性实验室, 北京 100124

MICROSTRUCTURE EVOLUTION AND MECHANICAL BEHAVIOR OF INTERMETALLIC COMPOUNDS IN SOLDER JOINT

AN Tong, QIN Fei, WANG Xiaoliang

Laboratory of Advanced Electronic Packaging Technology & Reliability, College of Mechanical Engineering and Applied Electronics Technology, Beijing University of Technology, Beijing 100124

引用本文:

安彤,秦飞,王晓亮. 焊锡接点IMC层微结构演化与力学行为[J]. 金属学报, 2013, 49(9): 1137-1142.
AN Tong, QIN Fei, WANG Xiaoliang. MICROSTRUCTURE EVOLUTION AND MECHANICAL BEHAVIOR OF INTERMETALLIC COMPOUNDS IN SOLDER JOINT[J]. Acta Metall Sin, 2013, 49(9): 1137-1142.

全文: PDF(2615 KB)

摘要:

研究了150℃等温时效过程中无Pb焊料Sn3.0Ag0.5Cu与Cu基体间金属间化合物(intermetallic compound, IMC)的生长速率及形貌演化, 以及IMC的生长演化对焊锡接点力学性能的影响.结果表明, IMC厚度与等温时效时间的平方根呈线性增长关系, 随着等温时效时间的增加,IMC与焊料界面由初始的凹凸不平的扇贝状形貌逐渐变得平坦.IMC厚度和界面粗糙度共同影响焊锡接点的拉伸强度和断裂模式, 随着时效时间的增加, IMC变厚, 同时焊料与IMC界面变平坦,断裂模式由焊料内部的韧性断裂逐渐转变为IMC层内部的脆性断裂.

关键词 ：焊锡接点, 金属间化合物, 力学行为, 拉伸强度, 断裂模式

Abstract：

Thickness and roughness evolution of the intermetallic compounds (IMC) layer between Sn3.0Ag0.5Cu and Cu substrate are examined under various isothermal aging times at 150℃.The effect of the microstructure evolution of the IMC on the mechanical behavior of solder joints is experimentally investigated. The results show that the growth of the IMC follows the Fick's law that predicts the total mean thickness increases linearly with the square root of the aging time. With the increase of the isothermal aging time, the initial scallop morphology of the solder/IMC interface changes to a more planar type. Both the thickness and roughness of the IMC layer affect the tensile strength and fracture mode of the solder joints. The tensile strength decreases with the increase of either the IMC thickness or the solder/IMC interfacial roughness. With the increase of the isothermal aging time, the IMC thickness increases and the solder/IMC interfacial roughness decreases, and the fracture mode migrates from ductile fracture in bulk solder to brittle fracture in the IMC layer.

Key words： solder joint intermetallic compound mechanical behavior tensile strength fracture mode

收稿日期: 2013-04-15

基金资助:

国家自然科学基金项目10972012和北京工业大学博士生创新基金资助

作者简介: 安彤, 女, 1983年生, 博士生

	服务

	把本文推荐给朋友
	加入引用管理器
	E-mail Alert
	RSS
	作者相关文章
	安彤
	秦飞
	王晓亮
44.8K

链接本文:

https://www.ams.org.cn/CN/10.3724/SP.J.1037.2013.00186 或 https://www.ams.org.cn/CN/Y2013/V49/I9/1137

[1] Lee H T, Chen M H. Mater Sci Eng, 2002; A333: 24

[2] Liu P, Yao P, Liu J. J Alloys Compd, 2009; 470: 188

[3] Yu D Q, Wang L. J Alloys Compd, 2008; 458: 542

[4] Zuruzi A S, Chiu C H, Lahiri S K, Tu K N. J Appl Phys, 1999; 86: 4916

[5] Li G Y, Chen B L. IEEE Trans Compon Packag Technol, 2003; 26: 651

[6] Li X P, Zhou M B, Xia J M, Ma X, Zhang X P. Acta Metall Sin, 2011; 47: 611

(李勋平, 周敏波, 夏建民, 马骁, 张新平. 金属学报. 2011; 47: 611)

[7] Yu D Q, Wu C M L, Law C M T, Wang L, Lai J K L. J Alloys Compd, 2005; 392: 192

[8] Lim G T, Kim B J, Lee K, Kim J, Joo Y C, Park Y B. J Electron Mater, 2009; 38: 2228

[9] Hayes S M, Chawla N, Frear D R. Microelectron Reliab, 2009; 49: 269

[10] Prakash K H, Sritharan T. Mater Sci Eng, 2004; A379: 277

[11] Zhang Q K, Zhang Z F. J Alloys Compd, 2009; 485: 853

[12] Zhu Q S, Zhang L, Wang Z G, Wu S D, Shang J K. Acta Metall Sin, 2007; 43: 41

(祝清省, 张黎, 王中光, 吴世丁, 尚建库. 金属学报, 2007; 43: 41)

[13] Lee H T, Chen M H, Jao H M, Liao T L. Mater Sci Eng, 2003; A358: 134

[14] Zhao J, Cheng C Q, Qi L, Chi C Y. J Alloys Compd, 2009; 473: 382

[15] Shang P J, Liu Z Q, Pang X Y, Li D X, Shang J K. Acta Mater, 2009; 57: 4697

[16] Shang P J, Liu Z Q, Li D X, Shang J K. J Electron Mater, 2009; 38: 2579

[17] Song F B. PhD Dissertation, The Hong Kong University of Science and Technology, 2007

[18] Prakash K H, Sritharan T. J Electron Mater, 2003; 32: 939

[19] Lee T Y, Choi W J, Tu K N, Jang J W, Kuo S M, Lin J K, Frear D R, Zeng K, Kivilahti J K. J Mater Res, 2002; 17: 291

[1]	王凯, 晋玺, 焦志明, 乔珺威. CrFeNi中熵合金在宽温域拉伸条件下的力学行为与变形本构方程[J]. 金属学报, 2023, 59(2): 277-288.
[2]	丁宗业, 胡侨丹, 卢温泉, 李建国. 基于同步辐射X射线成像液/固复层界面氢气泡的形核、生长演变与运动行为的原位研究[J]. 金属学报, 2022, 58(4): 567-580.
[3]	周丽君, 位松, 郭敬东, 孙方远, 王新伟, 唐大伟. 基于飞秒激光时域热反射法的微尺度Cu-Sn金属间化合物热导率研究[J]. 金属学报, 2022, 58(12): 1645-1654.
[4]	罗旋, 韩芳, 黄天林, 吴桂林, 黄晓旭. 层状异构Mg-3Gd合金的微观组织和力学性能[J]. 金属学报, 2022, 58(11): 1489-1496.
[5]	蒋敏强, 高洋. 金属玻璃的结构年轻化及其对力学行为的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(4): 425-438.
[6]	宫声凯, 尚勇, 张继, 郭喜平, 林均品, 赵希宏. 我国典型金属间化合物基高温结构材料的研究进展与应用[J]. 金属学报, 2019, 55(9): 1067-1076.
[7]	吉华,邓运来,徐红勇,郭伟强,邓建峰,范世通. 焊接线能量对5182-O/HC260YD+Z异种材料CMT搭接接头组织与性能的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(3): 376-388.
[8]	涂爱东, 滕春禹, 王皞, 徐东生, 傅耘, 任占勇, 杨锐. Ti-Al合金γ/α₂界面结构及拉伸变形行为的分子动力学模拟[J]. 金属学报, 2019, 55(2): 291-298.
[9]	陈丽群, 邱正琛, 于涛. Ru对NiAl[100](010)刃型位错电子结构的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(2): 223-228.
[10]	曹丽华, 陈胤伯, 史起源, 远杰, 刘志权. 合金元素对中温Sn-Ag-Cu焊料互连组织及剪切强度的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(12): 1606-1614.
[11]	何贤美, 童六牛, 高成, 王毅超. Nd含量对磁控溅射Si(111)/Cr/Nd-Co/Cr薄膜结构与磁性的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(10): 1349-1358.
[12]	陶然, 赵玉涛, 陈刚, 怯喜周. 电磁场下原位合成纳米ZrB_{2 np}/AA6111复合材料组织与性能研究[J]. 金属学报, 2019, 55(1): 160-170.
[13]	张敏, 慕二龙, 王晓伟, 韩挺, 罗海龙. TA1/Cu/X65复合板焊接接头微观组织及力学性能[J]. 金属学报, 2018, 54(7): 1068-1076.
[14]	康慧君, 李金玲, 王同敏, 郭景杰. 定向凝固Al-Mn-Be合金初生金属间化合物相生长行为及力学性能[J]. 金属学报, 2018, 54(5): 809-823.
[15]	赵燕春, 孙浩, 李春玲, 蒋建龙, 毛瑞鹏, 寇生中, 李春燕. 高强韧Ti-Ni基块体金属玻璃复合材料高温变形行为[J]. 金属学报, 2018, 54(12): 1818-1824.

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed