Cu/SAC305/Cu微焊点的剪切蠕变试验及数值模拟

作者：尹立孟; 苏子龙; 左存果; 张中文; 姚宗湘; 王刚; 王善林; 陈玉华

来源：机械工程学报, 2022, 58(02): 300-306.

• 电子封装
• 微尺度焊点
• 蠕变
• 数值模拟
• 剪切应力

采用基于动态力学分析仪(DMA Q800,TA-Instruments)的精密蠕变试验，针对直径400μm、高250μm的Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu无铅微尺度焊点，研究了其在10 MPa恒定应力和不同温度(100℃、110℃、120℃)以及100℃恒定温度和不同应力(8 MPa、10 MPa、12 MPa)条件下的剪切蠕变。同时，借助有限元分析软件ABAQUS进行了焊点的剪切蠕变数值模拟。试验结果表明，在10 MPa下剪切蠕变激活能Q为114.5 kJ/mol,100℃下微焊点剪切蠕变应力指数n为6.12。模拟结果显示，在10 MPa下剪切蠕变激活能Q为105.49 kJ/mol,100℃下微焊点剪切蠕变应力指数n为6.67。结合试验和模拟所得的蠕变激活能、应力指数认为，焊点剪切蠕变机制以晶格扩散机制为主。焊点断口形貌显示，剪切蠕变断裂路径穿过钎料基体并靠近SAC305钎料/IMC界面区域，表现为典型韧性断裂。