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电子元件可靠性全面解读

2024-10-25 16:46:23·  来源:汽车零部件实验  
 
从凝固过程的实时观测可知,Sn-Ag-Cu共晶液滴的凝固从周边开始瞬间即到达中央,最终凝固的是顶上白色的部分

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由于液滴的凝固从周边开始如果冷却速率过快,在树枝晶生长过程中会产生很大的应力,于是产生热裂纹,在最终凝固区发生缩松和龟裂。

但是冷却速率也不易过低因为高的冷却速率可以使微观组织细化,提高焊点的强度。

●由于微连接的特殊性,使焊缝金属在结晶过程中,由于来不及扩散而存在着严重的化学成分的不均匀性。

●在焊缝内部,存在着严重的显微偏析和区域偏析,尤其是在母材与焊料的界面,由于液/固相之间的相互溶解和扩散,存在着严重的成分偏析。

●焊点剥离,无铅合金的热膨胀系数和基板之间的差别大,导致焊点固化时在剥离部分由太大的应力而使它们分开。

●一方面较大的冷却速度能够抑制偏析,从而抑制剥离;●另一方面冷却速度越大,焊料的变形速率越大,越易于促进焊点开裂。另外,必须在焊料液相线温度以上采取急冷措施才能有效抑制偏析。

●冷却速率对机械性能、润湿性能、抗蠕变性能和焊点循环寿命等有影响。

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在再流焊接熔化过程中快速长大,而且银含量越高,板状的Ag3Sn相越多。

若减小焊后冷却速率,板状的Ag3Sn可以穿过整个焊接接头的横截面,严重影响了接头在承受热应力是的力学性能。

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10、金对焊点可靠性的影响

●由于金优良的稳定性和可靠性,成为最常用的表面镀层金属。

●作为焊料里的杂质,金对焊料的延展性是非常有害的。

●因为焊料中会形成脆性的Sn-Ag金属间化合物(AuSn)

●虽然低浓度的AuSn能提高焊料的机械性能,当超过4%时,拉伸强度和失效时的延伸量都会迅速下降。

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11、环境和化学因素

●环境

电子封装工作时产生的直流电位、温度水分吸附于材料表面,溶解及其、空气中的离子物质封装材料的核辐射如氧化铝陶瓷的a粒子辐射

塑料封装为非气密性封装

●化学失效机理:

电化学腐蚀

应力腐蚀断裂

应力腐蚀疲劳

●结果:

封装内部引线键合界面发生腐蚀失效

腐蚀导致互连线截面积减小,阻抗增大

12、环境和化学因素

●扩散引起的失效-电位移

●在电场作用下金属原子沿电场方向产生宏观的移动。

●布线上金属原子消耗的地方产生开路,积累的地方产生晶须。

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13、塑料电子器件的吸湿

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●封装分层并长期暴露于潮湿环境

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●器件受热,封装内水汽膨胀

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●机械应力引起芯片形变和压焊点脱落

14、环境和化学因素

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