[发明专利]一种焊点热迁移试验方法

说明书

本发明属于焊点迁移技术领域，具体涉及一种焊点热迁移试验方法。为了更加接近焊点热迁移真实的动态温变条件，控制试样的热端和冷端均采用阶梯方式升温和/或降温，在热端达到设定热端试验时长、且冷端达到设定冷端试验时长后，检测该试样的焊点迁移情况数据；针对其他试样，改变试样的试验条件，试验条件包括热端的阶梯方式中阶梯的长度、热端的阶梯方式中相邻阶梯的高度差、冷端的阶梯方式中阶梯的长度、冷端的阶梯方式中相邻阶梯的高度差、设定热端试验时长、以及设定冷端试验时长，试验结束后同样检测试样的焊点迁移情况数据，以进行分析比对，为今后的电、热复合迁移的对照试验研究，为电、热迁移研究提供装置与研究手段的支持。

技术领域

本发明属于焊点迁移技术领域，具体涉及一种焊点热迁移试验方法。

背景技术

随着信息化的深入发展，高效便携的智能电子产品广泛应用于各行各业以及人们的日常生活中。焊点作为电子封装产品的重要组成部分有着电气连接、机械连接、散热通道的重要作用。为了满足人们生产生活的需要，电子产品的尺寸减小、集成密度提高、智能化程度提高，单位面积的焊点数目呈几何倍数提高，导致焊点尺寸减小至微纳米级，焊点在通电过程中处于更大的电流密度、温度载荷、机械载荷的苛刻环境中。因此，焊点可靠性的研究成为微电子行业的重要研究领域。

焊点可靠性与焊点的失效行为密切关联。微焊点在服役过程中的失效行为主要包括：热冲击失效、蠕变失效、电迁移失效、时效失效。焊点尺寸的减小，导致焊点单位面积通过的电流几何倍数增大，更易达到电迁移的临界条件，电迁移失效成为了微焊点可靠性的重要部分。电迁移引起的热迁移是由材料内部温度梯度差异所引发的质量迁移，在微焊点发生电迁移的过程中，大电流密度及IMC含量的差别使阴阳两极产生焦耳热的差异，焊点尺寸越小，微小的温度差异即可造成极大的温度梯度差异(例如，钎缝厚度为10μm，若温度相差1℃，则能产生1000℃/cm的温度梯度)。大温度梯度使焊点内部原子定向迁移，使焊点内部结构受到破坏。随着焊点的尺寸的减小，电流密度和温度梯度越来越大，微焊点中的热迁移现象的研究也成为了焊点可靠性研究的重要方向之一。

目前用于热迁移试验的装置主要用于微焊点恒定温度梯度下的热迁移试验，大多数为保证热迁移试验过程中温度梯度的恒定，但真实工况下的焊点热迁移是由发生在焊点大电流密度下的电迁移引起不断变化的温度场，不断变化的温度场达到一定值从而引起热迁移现象，热迁移现象的温度梯度为动态变化，常见的热迁移装置由于工作过程温度保持定值，不满足热迁移过程中的动态温度梯度变化规律，背离了真实的工况条件，同时受设备限制，只能进行微米量级的焊点热迁移研究，焊点较小不能通过后续焊点剪切试验测定微焊点力学性能。因此，由于缺少焊点动态热迁移试验设备以及研究手段的单一，严重限制了微焊点热迁移的研究进程。而且，现在大多数对焊点热迁移的研究均为控制两端温度直接快速到达相应的温度梯度，而这不符合焊点所处的真实工况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊点热迁移试验方法，用以解决现有技术中控制两端温度直接快速到达相应的温度梯度并不符合焊点所处的真实工况的问题。

为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：

本发明的一种焊点热迁移试验方法，包括如下步骤：

1)选择多个相同的试样，所述试样包括至少两片母材和用于将母材焊接在一起的焊点；将试验过程中试样温度较高的一端称为热端，温度较低的一端称为冷端；

2)按照如下方式控制改变加载在其中一个试样两端的温度：控制热端和冷端均采用阶梯方式升温和/或降温，且在整个试验过程中，始终保持热端的温度高于冷端的温度；在热端达到设定热端试验时长、且冷端达到设定冷端试验时长后，检测该试样的焊点迁移情况数据；