《無鉛焊點(diǎn)熱疲勞再結(jié)晶微觀機(jī)理研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、中文圖書分類號(hào)：TG405密級(jí)：公開UDC：620學(xué)校代碼：10005博士學(xué)位論文DOCTORALDISSERTATION論文題目：無鉛焊點(diǎn)熱疲勞再結(jié)晶微觀機(jī)理研究論文作者：譚士海學(xué)科：材料科學(xué)與工程指導(dǎo)教師：郭福教授論文提交日期:2018年10月UDC：620學(xué)校代碼：10005中文圖書分類號(hào)：TG405學(xué)號(hào)：B201409005密級(jí)：公開北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文題目：無鉛互連焊點(diǎn)熱疲勞再結(jié)晶微觀機(jī)理研究英文題目：STUDYONTHEMECHANISMOFRECRYSTALLIZATIONINTHE

2、LEADFREESOLDERJOINTSDURINGTHERMALFATIGUE論文作者：譚士海學(xué)科專業(yè)：材料科學(xué)與工程研究方向：先進(jìn)連接材料與技術(shù)申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)博士指導(dǎo)教師：郭福教授所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2018年10月授予學(xué)位單位：北京工業(yè)大學(xué)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京工業(yè)大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我

3、一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名：日期：年月日關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解北京工業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。（保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日摘要摘要隨著信息時(shí)代和人工智能日新月異的發(fā)展，以及人們對(duì)新一代產(chǎn)品功能更高層次的要求，使得電子封裝不斷朝著小型化、輕型化和多能功能化方

4、向發(fā)展。而焊點(diǎn)作為封裝體中重要的機(jī)械連接和信號(hào)傳輸結(jié)構(gòu)，是影響整個(gè)電子封裝系統(tǒng)乃至整個(gè)設(shè)備可靠性的重要環(huán)節(jié)之一。通常情況下，在服役過程中，隨著焊點(diǎn)尺寸的不斷減小，使得焊點(diǎn)產(chǎn)生的焦耳熱逐漸增加。并隨著設(shè)備的頻繁開關(guān)以及各元器件的服役環(huán)境不穩(wěn)定等因素，焊點(diǎn)將長(zhǎng)期服役于熱疲勞狀態(tài)。經(jīng)研究表明，在熱疲勞狀態(tài)下，焊點(diǎn)可通過亞晶旋轉(zhuǎn)的連續(xù)再結(jié)晶機(jī)制在其內(nèi)部產(chǎn)生再結(jié)晶，并使焊點(diǎn)的再結(jié)晶區(qū)域組織弱化，且裂紋易于在再結(jié)晶晶粒間萌生并擴(kuò)展，甚至貫穿整個(gè)焊點(diǎn)形成沿晶斷裂而使焊點(diǎn)失效。然而，針對(duì)無鉛焊點(diǎn)熱疲勞再結(jié)晶的研究并沒有指

5、出晶體取向演變與裂紋萌生擴(kuò)展之間的關(guān)系，也沒有明確說明無鉛焊點(diǎn)發(fā)生熱疲勞再結(jié)晶時(shí)亞晶旋轉(zhuǎn)的具體方式，甚至在無鉛焊點(diǎn)熱疲勞再結(jié)晶機(jī)理的研究中，沒有清晰地闡述亞晶旋轉(zhuǎn)中亞晶的形成過程以及再結(jié)晶晶粒細(xì)化的原因?；谝陨蠁栴}，針對(duì)市場(chǎng)以及工業(yè)上應(yīng)用最多的Sn-3.0Ag-0.5Cu釬料為研究對(duì)象，加之以中空式陶瓷球柵陣列的封裝結(jié)構(gòu)，開展了熱疲勞條件下無鉛焊點(diǎn)再結(jié)晶微觀機(jī)理的研究。首先通過準(zhǔn)原位SEM顯微組織觀察和EBSD觀察相結(jié)合的方法，闡述了無鉛焊點(diǎn)熱疲勞過程中裂紋萌生擴(kuò)展與晶體取向演變之間的關(guān)系。其次通過準(zhǔn)原

6、位EBSD觀察，揭示了熱疲勞條件下無鉛焊點(diǎn)再結(jié)晶初期的亞晶旋轉(zhuǎn)行為，并建立了亞晶旋轉(zhuǎn)行為與位錯(cuò)滑移之間的關(guān)系。最后通過HRTEM觀察闡述了無鉛焊點(diǎn)熱疲勞再結(jié)晶位錯(cuò)增殖和晶粒細(xì)化的微觀過程。通過以上研究，為進(jìn)一步提高無鉛焊點(diǎn)的熱疲勞可靠性奠定了理論基礎(chǔ)。通過研究發(fā)現(xiàn)，Sn基無鉛焊點(diǎn)在熱疲勞過程中，由于BGA封裝中芯片的剛度遠(yuǎn)大于PCB而使芯片側(cè)的焊點(diǎn)內(nèi)易于產(chǎn)生塑性變形和局部再結(jié)晶，成為裂紋萌生和擴(kuò)展的主要區(qū)域。在熱疲勞過程中，當(dāng)重熔狀態(tài)的晶體取向演變?yōu)樾〗嵌热∠虿顣r(shí)裂紋可以在焊點(diǎn)內(nèi)萌生并擴(kuò)展；且裂紋萌生時(shí)晶

7、體取向的演變并未因?yàn)榱鸭y的產(chǎn)生而終止，即熱疲勞過程中裂紋的萌生與擴(kuò)展和亞晶旋轉(zhuǎn)機(jī)制控制的取向演變過程是同時(shí)進(jìn)行的。結(jié)合微觀表征手段與滑移跡線分析法，闡述了Sn-3.0Ag-0.5Cu焊點(diǎn)熱疲勞再結(jié)晶初期的亞晶旋轉(zhuǎn)機(jī)制。相同亞晶熱疲勞過程中受同一激活的滑移系影響而導(dǎo)致以相同的旋轉(zhuǎn)方式旋轉(zhuǎn)，而不同亞晶因受力環(huán)境不同導(dǎo)致以不同旋轉(zhuǎn)方式旋I北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文轉(zhuǎn)。本課題提出了一種確定滑移系的方法，首先通過亞晶旋轉(zhuǎn)行為確定了無鉛焊點(diǎn)在熱疲勞過程中可能開動(dòng)的滑移系族。其次根據(jù)滑移跡線分析方法，確定可能開動(dòng)的滑

8、移系，最后對(duì)以上獲得的滑移系取得交集以確定熱疲勞過程中開動(dòng)的滑移系，且以此方法建立了Sn基無鉛焊點(diǎn)熱疲勞條件下亞晶旋轉(zhuǎn)和滑移系之間的關(guān)系。熱疲勞過程中，亞晶是通過位錯(cuò)不斷增殖和塞積形成小角度晶界而形成的。通過采用HRTEM觀察，觀察到了無鉛焊點(diǎn)內(nèi)的位錯(cuò)形態(tài)，主要是以大量位錯(cuò)團(tuán)聚成點(diǎn)狀缺陷的形式存在。通過HRTEM觀察和采用KAM法詳細(xì)表征了無鉛焊點(diǎn)熱疲勞過程中位錯(cuò)密度的演變規(guī)律，結(jié)果表明回復(fù)區(qū)的位錯(cuò)密度遠(yuǎn)高于未再結(jié)晶區(qū)和再結(jié)晶