Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hiệu suất chảy khi ứng suất của các mối hàn Cu/Sn–58Bi/Cu không đồng nhất pha với mật độ dòng điện tăng lên
Tóm tắt
Hiệu suất chảy của các mối hàn Cu/Sn–58Bi/Cu không đồng nhất pha dưới tác động của dòng điện với mật độ dòng điện tăng dần (0 A/cm², 5.0 × 10³ A/cm², 6.0 × 10³ A/cm² và 7.0 × 10³ A/cm²) đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy rằng tốc độ chảy ở trạng thái ổn định của các mối hàn tăng lên khi mật độ dòng điện, ứng suất và nhiệt độ tăng, trong khi thời gian sống của chảy lại giảm. Hơn nữa, lũy thừa ứng suất của mối hàn giảm theo tuyến tính với mật độ dòng điện. Hằng số vật liệu trong mô hình cấu trúc không gian thời gian chảy và năng lượng kích hoạt chảy của mối hàn giảm theo bình phương của mật độ dòng điện. Lũy thừa ứng suất (5.68–3.26) và năng lượng kích hoạt chảy (98.77–52.04 kJ/mol) cho thấy cơ chế chảy bị chi phối bởi sự trèo dislocation, và cơ chế chảy của mối hàn không có ứng suất điện được kiểm soát bởi khuếch tán mạng tự thân, trong khi nó dần dần bị thay thế bởi khuếch tán ống dislocation khi mật độ dòng điện tăng. Theo đó, một mô hình chảy theo luật sức mạnh Norton đã được sửa đổi để xem xét ảnh hưởng của ứng suất dòng điện lên hằng số vật liệu, lũy thừa ứng suất, và năng lượng kích hoạt chảy. Hơn nữa, khi mật độ dòng điện và nhiệt độ tăng, vị trí gãy của các mối hàn chuyển từ ma trận hàn sang giao diện giữa ma trận hàn và lớp IMC, và chế độ gãy thay đổi từ gãy dẻo sang gãy hỗn hợp dẻo-brittle.
Từ khóa
#Cu/Sn–58Bi/Cu; chảy; mật độ dòng điện; mô hình chảy NortonTài liệu tham khảo
P. Lall, D. Zhang, V. Yadav, D. Locker, Microelectron. Reliab. 62, 4 (2016)
L. Yang, J.G. Ge, Y.C. Zhang, J. Dai, H.X. Liu, J.C. Xiang, J. Electron. Mater. 45, 3766 (2016)
W.Y. Li, H.B. Qin, M.B. Zhou, X.P. Zhang, J. Mech. Eng. 52, 46 (2016)
J. Cadek, Creep in metallic materials (Springer, Czechoslovakia, 1988)
F.Z. Xuan, S.S. Shao, Q.Q. Chen, Microelectron. Reliab. 51, 2336 (2011)
G.F. Zhao, F.Q. Yang, Mater. Sci. Eng. A 591, 97 (2014)
F. Su, R.H. Mao, X.Y. Wang, G.Z. Wang, H.Y. Pan, Microelectron. Reliab. 51, 1020 (2011)
R. Chen, F.Q. Yang, J. Electron. Mater. 39, 2611 (2010)
R. Chen, F.Q. Yang, J. Phys. D Appl. Phys. 41, 155406 (2008)
X. Long, W.B. Tang, M.F. Xu, L.M. Keer, Y. Yao, J. Mater. Sci. 53, 6219 (2018)
W.Y. Li, H. Jin, W. Yue, M.Y. Tan, X.P. Zhang, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 27, 13022 (2016)
W.K. Le, J.Y. Zhou, C.B. Ke, M.B. Zhou, X.P. Zhang, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 31, 15575 (2020)
L.M. Ma, Y. Zuo, F. Guo, Y.T. Shu, J. Mater. Res. 29, 2738 (2014)
Y. Zuo, L.M. Ma, F. Guo, L. Qiao, Y.T. Shu, A. Lee, K.N. Subramanian, J. Electro. Mater. 43, 4395 (2014)
C. Kinney, J.W. Morris, T.K. Lee, K.C. Liu, J. Xue, D. Towne, J. Electron. Mater. 38, 221 (2009)
C. Kinney, T.K. Lee, K.C. Liu, J.W. Morris, J. Electron. Mater. 38, 2585 (2009)
A. Rusinko, P. Varga, Acta Polytech. Hungarica 16, 185 (2019)
S.S. Shao, F.Q. Yang, F.Z. Xuan, Inter. J. Appl. Electron. Mech 40, 165 (2012)
F. Ren, J.W. Nah, K.N. Tu, B.S. Xiong, L.H. Xu, J.H.L. Pang, Appl. Phys. Lett. 89, 141914 (2006)
L. Yang, H.X. Liu, Y.C. Zhang, J. Electron. Mater. 47, 662 (2018)
L. Shen, P. Septiwerdani, Z. Chen, Mater. Sci. Eng. A 538, 253 (2012)
T.H. Chen, C.M. Chen, J. Mater. Res. 21, 962 (2006)
F.J. Wang, L.T. Liu, D.Y. Li, M.F. Wu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 29, 21157 (2018)
T. Siewert, S. Liu, D.R. Smith, J.C. Madeni, Database for Solder Properties with Emphasis on New Lead-Free Solders (Colorado School of Mines, Colorado, 2002)
H.B. Qin, T.H. Liu, W.Y. Li, W. Yue, D.G. Yang, Microelectron. Reliab. 115, 113995 (2020)
Y. Yao, J. Fry, M.E. Fine, L.M. Keer, Acta Mater. 61, 1525 (2013)
T. An, F. Qin, J.G. Li, Microelectron. Reliab. 51, 1011 (2011)
V.M.F. Marques, C. Johnston, P.S. Grant, Acta Mater. 61, 2460 (2013)
S. Lotfian, J.M. Molina-Aldareguia, K.E. Yazzie, J. Llorca, N. Chawla, J. Electron. Mater. 42(6), 1085–1091 (2013)
H. Tanaka, L.F. Qun, O. Munekata, T. Taguchi, T. Narita, Mater. Trans. 46, 1271 (2005)
Y.A. Shen, S.Q. Zhou, J.H. Li, K.N. Tu, H. Nishikawa, Mater. Des. 166, 107619 (2019)
E. Cadirli, H. Kaya, A. Gumus, I. Yilmazer, J. Mater. Eng. Perform. 15, 490 (2006)
H. Mehrer, Diffusion in Solids: Fundamentals, Methods, Materials, Diffusion-Controlled Processes (Springer, New York, 2007)
P.S. Ho, T. Kwok, Rep. Prog. Phys. 52, 301 (1989)
Z. Suo, Acta Metall. Mater. 42, 3581 (1994)
R.M. Niu, J. Zhang, Z.J. Wang, G. Liu, G.J. Zhang, X.D. Ding, J. Sun, Appl. Plys. A 97, 369 (2009)
C.H. Pei, Z.X. Li, Q.B. Fan, X. Huang, Mater. Res. Innov. 18, 198 (2014)
L.Y. Zhang, S.Q. Ou, J.N. Huang, K.N. Tu, Appl. Plys. Lett. 88, 012106 (2006)
M. Meraj, N. Yedla, S. Pal, Mater. Lett. 169, 265 (2016)
H.C. Huang, K.L. Lin, A.T. Wu, J. Appl. Phys. 119, 115102 (2016)
B.R. Livesay, N.E. Donlin, A.K. Garrison, H.M. Harris, J.L. Hubbard, 30th Annu. Pro. Reliab. Phys. 217 (1992)
X.P. Zhang, L.M. Yin, C.B. Yu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 19, 393 (2008)
X.P. Zhang, C.B. Yu, S. Shrestha, L. Dorn, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 18, 665 (2007)
H.L. Peynolds, Creep of Two-Phase Microstructure for Microelectronic Applications (University of California, Berkeley, 1998)
M.D. Mathew, H. Yang, S. Movva, K.L. Murty, Metall. Mater. Trans. A 36, 99 (2005)
W.Y. Li, S.S. Cao, X.P. Zhang, 17th Inter. Con. Electron. Pack. Tech. 988 (2016)
W.Y. Li, X.P. Zhang, H.B. Qin, Y.W. Mai, Microelectron. Reliab. 82, 224 (2018)