《Sn基釺料互連焊點晶體取向和微觀組織非均勻演變機理》是依託哈爾濱工業大學，由陳宏濤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Sn基釺料互連焊點晶體取向和微觀組織非均勻演變機理
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳宏濤
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
不同封裝材料間熱膨脹係數失配導致釺料蠕變疲勞是服役焊點失效的重要原因之一。Sn基釺料互連焊點失效前常伴隨有明顯的晶體取向和微觀組織演變，而且這種演變常常是非均勻的，這與再結晶密切相關。Sn基釺料焊點在室溫下即可產生再結晶，而且只發生在焊點局部區域，使硬度明顯下降，引起局部再結晶區的應變集中；而且再結晶後產生的連續晶界網路又促進了晶界滑移，從而使局部再結晶區成為互連焊點的薄弱環節，導致裂紋在此處萌生和擴展並最終失效。本項目針對焊點內晶體取向和微觀組織的非均勻演化規律，分析原始晶粒和再結晶晶粒間的晶體學關係，探討Sn基釺料本身的變形規律和局部再結晶行為產生機制，研究再結晶區內微觀組織粗化機理。同時討論何種晶體取向、晶體結構或微觀組織更有利於提高焊點蠕變疲勞性能，為抑制或推遲焊點內部局部再結晶及其伴隨的微觀組織非均勻弱化，延遲裂紋萌生擴展，從而提高焊點服役壽命和可靠性提供新的思路和實驗數據積累。
結題摘要
項目針對Sn基釺料互連焊點在正常服役條件下主要失效模式中存在的共性問題，即在應力應變作用下發生局部再結晶使互連焊點發生非均勻退化，研究了Sn基釺料互連焊點晶體取向和微觀組織在焊點力學性能弱化和失效破壞中發生的非均勻演變規律及其所起的作用。提供了焊點從重熔到服役直至最終失效破壞過程中焊點微觀組織演化的清晰脈絡，從根源上挖掘Sn基釺料互連焊點變形和失效破壞背後更為深入的本質，揭示其對形變、斷裂和可靠性影響。研究結果將為Sn基釺料互連焊點可靠性研究提供理論和數據上的支持，提高對互連焊點變形和失效模式等可靠性問題認識，同時為抑制局部再結晶及其引起的微觀組織非均勻弱化、提高焊點可靠性探索新的思路。同時，項目還揭示了Sn基釺料產生局部再結晶弱化這一失效現象背後的根源性的問題是Sn基釺料的熔點低（217-221℃），導致產生局部再結晶的溫度過低。經實驗證明，交變載荷作用下，Sn基釺料即使在室溫下也會產生再結晶（Sn在室溫下的同系溫度，即室溫與Sn熔點的比值為：0.59（絕對溫度）），蠕變會成為焊點失效的根本性原因。因此，本項目還初步探索了提高焊點熔點的方法，使回流後低熔點的Sn與Cu或者Ag等高熔點金屬發生反應後完全消耗掉，形成高熔點的金屬間化合物，從而使所形成焊點的熔點大幅提高，從而擺脫Sn熔點低的困擾，抑制了焊點的蠕變失效，從而進一步提高焊縫的服役可靠性。
