关键词：再结晶;;机械应力;;老化;;连续长大;;晶体取向
摘 要：随着电子封装材料对有害物质减少的迫切需求,无铅钎料被认为是一种有潜力的钎焊材料。其β-Sn晶体c轴0.3181 nm,a轴和b轴是0.5832 nm。由于晶体结构为体心四方结构(Body-Centered Tetragonal,BCT),Sn晶体表现出强烈的各向异性。在焊点服役阶段,芯片侧与印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)以及焊点之间存在热膨胀系数不匹配。由于应力集中使得焊点发生裂纹或再结晶,从而引起焊点失效。热机械疲劳引起的再结晶会使焊点力学性能恶化。由于再结晶机理暂不明确,所以有必要分别对热、机械应力对再结晶的影响分别予以研究。本文研究了拉伸应力,剪切应力-老化,循环机械应力这三种条件下的无铅焊点微观结构演化。所有试样均采用SAC305无铅钎料。拉伸应力加载速率与剪切应力剪切速率均为0.2μm/s,循环应力加载频率为2 Hz。对所有试样进行扫描电镜、电子背散射衍射(Electron Backscattered Diffraction,EBSD)等技术手段进行研究分析。讨论了无铅钎料金属间化合物形貌演变,内部晶粒再结晶行为及其再结晶晶粒长大行为。EBSD分析结果表明,拉伸应力与循环应力可以引起锡基无铅钎料再结晶,在拉伸试样的不同区域,小角度晶界和大角度晶界的分布有显著差异。再结晶区域与非再结晶区域存在微取向梯度。剪切应力-老化条件下,再结晶晶粒出现了连续长大行为,其再结晶区域产生在应力应变集中区域,大量的位错与应变能是再结晶的能量来源,再结晶晶粒之间的大角度晶界来源是老化过程中位错滑移与攀移。再结晶产生往往伴随着裂纹,另外还引起了无铅钎料部分区域硬度值下降,导致机械性能下降。
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