第4讲_电子制造的可靠性问题

《第4讲_电子制造的可靠性问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第第讲四讲电子制造的可靠性问题主讲：潘开林博士《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cn内容提要1.焊料的可靠性问题2.IMC对可靠性的影响3.AU脆现象与预防4.金属偏析现象与预防5.离子迁移6.锡须7.空洞8.元器件开裂《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cn1.焊料的可靠性问题•焊料的力学特性•不同焊料对可靠性的影响《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cn焊料的力学特

2、性焊料的力学特性主要包括抗拉强度、剪切强度、抗蠕变性、疲劳强度、延伸率等等。抗拉强度、剪切强度、抗蠕变性、疲劳强度主要影响焊点的强度与互联的可靠性。延伸率决定焊材在加工时的成型特性。其余的机械性能包括：裂纹扩展速率、显微组织的热稳定性、硬度、抵抗杂质沾污降低强度的能力。《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cn部分焊料的机械性能性能参数Sn3.5AgSn0.7CuSnAgCuSn37Pb抗拉强度（Mpa）352348.5462720~23—23剪切强度（Mpa）*(1mm

3、/min*(1mm/minreflow),reflow)39*28.5*—34.534.5(60/40)*(60/40)焊点(N/mm2,20°C)焊点(N/mm2,100°C)2723272317161714杨氏模量（GPa）26~56//15.7~3520°C13713.7868.613808.0蠕变强度N/mm2100°C52.151.8延伸率（%）394536536.531《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cn不同焊料对可靠性的影响•SnPb比SAC具有更快的蠕变率，

4、更容易发生由蠕变造成成失的失效效。SAC和SnPb焊料合金在50℃时焊料在低应力状态下发生的蠕变的拉伸蠕变应变率《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cn不同焊料对可靠性的影响在低应变环境下，无铅焊点比SPbSnPb互连焊点具有更高的可靠性。而在苛刻的环境或者高质量的军事和空间设备的加速试验中，会导致SAC焊料的寿命比SnPb短,这一定程度上是由于无铅焊料塑性较SPbSnPb差导致的。SnPb和SAC焊接的组件在温度循环下寿命周期与剪切应力范围的关系曲线《电子制造可靠性工程》Dr

5、.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cn不同焊料对可靠性的影响•BGA、CSP由有铅到无铅的可靠性变化《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cn2.IMC对可靠性的影响IMC的形成焊接过程中固相Cu的扩散过程IMC的状态对焊点可靠性的影响IMC的厚度都焊点可靠性的影响IMC的微组织结构对焊点可靠性的影响《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cnIMC层的形成接合部的微细化发展对界面状态的影响

6、《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cnIMC层的形成扩散形式合金层的形成低温下晶界扩散显著，晶内扩散减少；高温下晶界扩散和晶内扩散均很容易发生。晶界越多的金属晶粒越细就越容易键合。《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cn焊接过程中固相Cu的扩散过程《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cnIMC状态对可靠性的影响——η-Cu6Sn5层•界面粗糙的胞状层该层横截面表现为树枝

7、晶，树枝间有大量空隙，与焊料接触界面粗糙。•扇贝状界面的致密层在俯视图中形状类似胞状晶粒，但IMC层致密，与焊料接触的界面类似于扇贝状。•平直界面的致密层快的冷却速度产生平直的CuSn层65，随着加热时间的增加，会产生更多小瘤状、扇贝状的CuSn65。《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cnIMC状态对可靠性的影响——η-Cu6Sn5层•当接合部受到外力作用时，界面的高强度应力集中最容易发生在凹凸的界面处，因此呈半岛状突出的CuSn根部容易发生断裂。65《电子制造可靠性工程》D

8、r.PankailinE－mail:pankl@guet.edu.cnIMC状态对可靠性的影响——ε-Cu3Sn层•在等温凝固阶段，ε-CuSn层的生长通过消耗Cu和3CuSn进行反应。ε-CuSn层总是平直地生长。CuSn6533金属间化合物是一