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随着电子产品趋向于微型化以及高集成化,电迁移成为影响焊点可靠性的主要问题。在高电流密度下,焊点产生电迁移效应使钎料的显微组织发生演变从而引发焊点失效。同时电迁移过程中产生的大量焦耳热将导致焊点温度不均匀分布,从而引起热迁移现象。电迁移和热迁移都是引发焊点失效的主要因素。本文主要对高电流密度下焊点显微组织演变和温度场分布进行观察。通过建立两者之间的关系,来研究焊点中电迁移与热迁移效应。 本实验选用Sn58Bi钎料,不同尺寸的铜片作为基板。试样分别放置于室温与50℃环境温度下进行通电实验。实验过程中采用扫描电子显微镜对样品显微组织演变进行观察,红外热像仪对焊点温度场进行检测。 研究结果表明,在相同电流密度下,焊点承受温度越高,金属原子与离子的活泼程度越高,温度的改变会对共晶Sn58Bi显微组织产生明显影响。在室温环境下,原子扩散速率较低,焊点中主要出现电迁移效应。正负极处缓慢形成富Bi相与富Sn相。由于正极富Bi相具有高热导率与低电导率,正极处的温度逐渐高于负极温度,最高温位置向正极处偏移。高环境温度下,原子扩散速率加快,短时间内在正负极处分别形成明显的钎料堆积与消耗。随着焊点焦耳热的积累,焊点产生较高温度梯度形成热迁移效应。在电迁移与热迁移共同作用下,将对原子扩散速率与扩散方向产生影响。在正极处,电迁移与热迁移共同作用,加快富Bi相形成。靠近负极处,电迁移与热迁移方向相反,原子均向负极迁移形成了SnBi混合相。垂直电流方向上Sn原子受到热迁移作用从高温区向低温方向移动,在焊点上下两侧形成富Sn相。 本文对不同散热面积焊点的显微组织和温度场分布进行分析。在相同通电时间内,焊点内均产生大量的焦耳热,显微组织演变较为相似。在高温高电流密度作用下,焊点内均产生较高温度梯度。散热面积较小的试样中,热量散发较慢,热迁移效应更加明显。 本文建立起了焊点表面温度分布和显微组织的联系,分析和讨论了高电流密度条件下焊点内部的电迁移和热迁移现象,为更好的理解无铅焊点中电迁移和热迁移问题提供了基础数据。