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焊锡接点IMC层的扩散应力
  • ISSN号:0254-7805
  • 期刊名称:固体力学学报
  • 时间:0
  • 页码:162-167
  • 分类:O175.1[理学—数学;理学—基础数学]
  • 作者机构:[1]北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京100124
  • 相关基金:国家自然科学基金(10972012)资助.
  • 相关项目:微系统封装中焊锡接点IMC的微-宏观力学行为研究
中文摘要:

钎焊过程中在焊锡接点中形成的金属间化合物(IMC)对焊锡接点可靠性具有重要影响.在原子扩散效应下,回流焊和等温时效过程中IMC层的生长会在其内部产生应力,其微结构也发生变化,致使IMC层和整个焊锡接点的力学性能下降.论文基于扩散反应机制,研究了由于原子扩散产生的IMC层的扩散应力.首先建立了描述焊锡接点IMC层生长早期微结构特征的2界面(Cu/Cu6Sn5/Solder)分析模型,然后运用Laplace变换法求解扩散方程得到了Cu原子在IMC层中的浓度分布;采用把原子扩散作用转换为体应变方法,计算了IMC层在形成和生长过程中应力的解析解.结果表明:IMC层中的扩散应力为压应力,最大值位于Cu/IMC界面处,大小与扩散原子浓度密切相关;随着时效时间的增加,扩散应力增大,但最终趋于稳定并沿IMC厚度方向线性变化.

英文摘要:

Intermetallic compound (IMC) layers formed during soldering processes significantly affect the reliability of solder joints. The atomic diffusion effect during reflow and isothermal aging leads to growth and morphological evolution of IMC layers,and stress is developed in the IMC layers. The changed microstructure and the stress in the IMC layer result in degradation of mechanical performance of solder joints. Based on the mechanism of atomic diffusion-reaction,the diffusion-induced stress during the growth of the IMC layer is investigated. An analytic model with two interfaces(Cu/Cu6Sna/Solder)at the early sta- ges of IMC formation is proposed, and then the copper concentration distribution in the IMC layer is calcu- lated using the Laplace transformation method. Diffusion-induced stresses are obtained analytically by transforming atomic diffusion effects into bulk strain. The results show that the diffusion-induced stress is compressive, and it reaches its peak at the Cu/Cu6 Sn5 interface. The diffusion-induced stress increases with the increase of the isothermal aging time, and finally becomes stable and changes linearly along the thick- ness of the IMC layer.

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期刊信息
  • 《固体力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国力学学会
  • 主编:方岱宁
  • 地址:武汉华中科技大学南一楼西北508室
  • 邮编:430074
  • 邮箱:amss@mail.hust.edu.cn
  • 电话:027-87543737
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-7805
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1250/O3
  • 邮发代号:38-44
  • 获奖情况:
  • 获得第二届全国优秀科技期刊三等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:6186