电-热-力耦合载荷下非均匀组织Cu/Sn-58Bi/Cu微焊点拉伸力学性能研究

电子封装微焊点往往在电、热、力等多种载荷共同作用下服役,且具有鲜明的组织不均匀特征。研究电-热-力耦合载荷下电流密度和温度对电子封装组织不均匀线型Cu/Sn-58Bi/Cu微焊点拉伸力学性能及其尺寸效应的影响。结果表明,较低温度和较低电流密度情况下,随焊点高度降低,Cu基底对钎料的力学约束增强,焊点拉伸强度提高,断裂发生在钎料体内,呈韧性断裂,与室温无电流情况下的力学行为和断裂模式一致。钎料内Sn相与Bi相电流密度非均匀分布所致的局部电流拥挤现象使两相间的温度梯度明显增加,因此由热膨胀系数差异所致的相界面应变失配和界面应力增大,致使焊点强度低于室温无电流加载时的值。随着温度和电流密度升高,Sn相与Bi相界面及钎料与IMC层界面的应变失配和界面应力加剧,导致焊点拉伸强度进一步下降;同时,断裂位置从钎料基体内逐渐转移至钎料/IMC层界面处,断裂模式由韧性断裂转为韧-脆混合断裂。