焊點的失效模式有哪些 (5)
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焊點的失效模式有哪些 (5)
之前的文章介紹了晶界滑動，焊料晶粒生長和取向，鉛污染和IMC界面空洞對焊點的影響。空洞是導致焊點失效的直接原因之一。研究發現銅焊盤的晶粒大小同樣對焊點可靠性有影響，反映在銅晶粒大小會影響焊盤界面空洞生長速率。空洞積聚成為裂紋并導致焊點斷裂。本文會介紹銅焊盤晶粒大小對焊點的影響。
Cu3Sn/Cu界面處的空洞大量分布并削弱焊點機械性能并影響跌落性能，正如前一篇文章所解釋那樣。為了驗證銅焊盤晶粒大小對Cu3Sn/Cu界面的空洞生長的影響，Li et al. (2015)將ED CCL板在150°C下退火1000小時，通過測量后發現退火后再回流的ED CCL板的晶粒尺寸顯著增大。在進行老化測試后，觀察發現退火的ED CCL板的空洞明顯少于未退火，也就是說銅焊盤晶粒大小對空洞形成起到了顯著作用。Li et al. 認為盡管退火后仍存在大量空位，但這些空位多數不能自由移動，不能有效積聚成為大面積分布的空洞。因此保持較大的銅晶粒大小對減少空洞起到積極作用。
圖1: 小的銅晶粒尺寸(a)比大的銅晶粒尺寸(b)更容易造成空洞，白色圓形是有效空位，藍色圓形是固定空位 (Li et al., 2015)。
空洞的出現正是因為Sn和Cu原子擴散速率不平衡，因而導致了IMC內部出現空位。而銅焊盤晶粒大小影響著原子擴散速率。小的晶粒存在更多的晶界，這為原子擴散提供通道，從而形成更多的空位并在晶界附近積聚成為空洞。
參考文獻
Li, H.L., An, R., Wang, C.Q., Tian, Y.H., & Jiang, Z. (2015), “Effect of Cu grain size on the voiding propensity at the interface of SnAgCu/Cu solder joints”, Materials Letters, vol.144, pp.97-99.
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