锡焊接点拉伸的力学性能研究

《锡焊接点拉伸的力学性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、锡焊接点拉伸的力学性能研究（1）研究目的是“锡焊点接头在轴向拉伸的力学性能”，这个力学性能只是一个最大拉应力？（改动祚最后）（2）实验结果，你只给出平均值，标准差是多少？（补在了实验数据表活面）一、研究对象锡焊接头试件二、研究目的研究电子封装中锡焊点接头在轴川拉仲的力学性能三、实验方法1、试验原理在电子封装屮芯片间铜的连接通过锡焊料来实现，在芯片加工过程屮，铜与锡之间主耍受到拉应力的影响，焊料与铜间的连接效果，对芯片的性能冇很大的影响。木实验模仿铜与锡间的连接，按如图所示模型制成锡焊接头试件，将试件装在超高精度动静

2、态微力试验机上，受到缓慢增加的拉力作用，对应着每一个拉力试件标距有一个伸长量A/,W此可以得出F与A/的关系曲线。由于铜的拉伸强度远人于锡焊点的拉伸强度，当试件在焊接接头处发生断裂过程中，即可得到焊接点所能承受的最大载份，输入锡焊点的尺寸，即可得到焊接接头的最大拉仲强度。宽T行段"solder览TO段a/3实验前，试件的总长/0=3Omm，Solder部分:长0.5mm。拉伸后，试件总伸A/A/,长量，Solder部分伸长，铜片窄平行段伸长，铜片长平行段伸长，其中△/=△/丨+A/2+A/3。以拉伸应力为纵坐标，位

3、移为横坐标，做出关系曲线，即应力一位移图。2、实验方法为了研究焊锡接点的力学性能，需制作Sn3.OAgO.5Cu焊料与铜片的焊锡接头试样，为了对比试验结果，共制作6个式样。先用小螺栓将定位卡具固定在焊接底座上，然后将焊接底座放置在楔形托台上，把试样插入定位卞具方形槽内，试样凭借自身重力会与定位卡具较低的面紧扶，此时扭紧紧岡螺栓即可岡定住试样，撤掉楔形托台后，在试样接口涂上助焊剂，放上焊料片，控制两边铜片和焊料片的位置，使之完全对中后，然后放入冋流焊炉中，冋流的最高温度为250度。将k型热电偶固定在卡兵上测量并记录温

4、度变化，为了保证所制作的焊接试样工艺一致，设置相同的回流曲线，总的回流时间为670s。回流焊炉回流曲线等设置的回流曲线走完后，打开回流炉，取出焊接卡其至阳台上让其0然冷却。待试样冷却后，拧开紧阀螺栓，取出焊接完的试样。焊接完的试样如下图所示:焊锡接头试样当焊料冷却后接头处便会残留多余的焊料，为了不对拉伸结果造成影响，需要将接头处的多余焊料用水砂纸打磨平整。除去接头表面多余的焊料后，再打磨掉接头窄边处多余的焊料。木实验所加工的试样为Sn3.OAgO.5Cu焊料与Cu基板的焊接试样，经估算得最大载荷值不超过1KN，故选

5、用载荷量程为2KN的传感器。实验过程中，夹具需夾住Cu基板，为了防止实验过程屮Cii片打滑对实验结果产生，故实验屮选取气动夹具，夹具的压力约为4MPa。试件用instronl948型微拉仲试验机进行拉仲，拉仲速度为0.6mm/niin，即O.Olmm/s。最f得到的最大拉伸强度除以接头处的横截面积，即得到接头在准静态条件下的拉仲强度。拉伸试验!1!实验结果00.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.110.120.130.140.150.160.170.18位移(m

6、m)105040302025由试验机读取数据，并处理。表1、试件所受的最大载荷试件编号123456平均值试验标准差加载速度(m/min)0.600000.600000.600000.600000.600000.600000.60000拉应51.50051.06852.21152.75053.16352.48352.19610.71671力最大值(MPa)0220311134610最大234.30227.20235.01235.90236.76246.09235.8805.53387值吋载荷(N)0303412532

7、2485186794拉伸过程中，试验机得到的为载荷与试件总的位移间的关系，向试验机中输入焊点接头处初始的尺寸，即嗜平行段和Solder部分的觉为4.0mm厚为1.2mm，得到焊接头处的最大拉伸应力与位移的曲线。应力-位移关系经过统计拉仲试件的断裂面为铜与锡的连接界面，数据经处理后得到试件所受的最大拉应力为52.19610MPa,受到的最大载荷为235.88094。五、讨论上图应力一位移关系开始呈现线性增长是由于此时拉仲的试样处于弹性的阶段，线性阶段后，应力与位移曲线不为直线，应力应变不再成正比，应力在图上三角标示处

8、达到最大值，锡焊点处出现界而开裂现象，随着裂纹的扩展，使试件继续变形所需载荷减小，应力与位移曲线迅速卜*降，最盾，锡焊点接头部位，铜与锡界面发生分离，试件断裂，实验结束。六、结论电子封装中，材料所受到的最大载荷为其设计的基本标准，为用冇限元软件模拟芯片设计，制造，加工等提供依据。根据试验，锡焊点接尖试件的力学性能大致如下：试件允许收到的最大拉应力为52.19