Investigations on Microstructure and Mechanical Properties of the Cu/Pb-free Solder Joint Interfaces (eBook)

(Autor)

eBook Download: PDF
2015 | 1st ed. 2016
XV, 143 Seiten
Springer Berlin (Verlag)
978-3-662-48823-2 (ISBN)

Lese- und Medienproben

Investigations on Microstructure and Mechanical Properties of the Cu/Pb-free Solder Joint Interfaces - Qingke Zhang
Systemvoraussetzungen
53,49 inkl. MwSt
  • Download sofort lieferbar
  • Zahlungsarten anzeigen

This thesis presents a series of mechanical test methods and comprehensively investigates the deformation and damage behavior of Cu/Pb-free solder joints under different loading conditions. The fracture behavior of Pb-free joint interfaces induced by stress, deformation of solder and substrate are shown, the shear fracture strength of the Cu6Sn5 IMC is measured experimentally for the first time, and the dynamic damage process and microstructure evolution behavior of Pb-free solder joints are revealed intuitively. The thesis puts forward the argument that the local cumulative damage is the major cause of failure in solder joints. The research results provide the experimental and theoretical basis for improving the reliability of solder joints.

Parts of this thesis have been published in the following journal articles: 6
Supervisor's Foreword 7
Acknowledgments 8
Contents 9
Nomenclature 12
1 Research Progress in Pb-Free Soldering 13
1.1 Soldering in Microelectronic Package 13
1.1.1 Microelectronic Package 13
1.1.2 Soldering Technology 14
1.2 Pb-Free Solders in Microelectronics 15
1.2.1 Sn--Pb Solder 15
1.2.2 Requirements for Pb-Free Solders 15
1.2.3 Common Pb-Free Solders 16
1.3 Interfacial Reaction in the Solder Joints 23
1.4 Reliability of Solder Joints in Electronic Circuit 26
1.4.1 Loadings Suffered by Solder Joints 26
1.4.2 Mechanical Properties of Pb-Free Solders 27
1.4.3 Fracture Behavior and Strength of Solder Joints 33
1.4.4 Fatigue Damage Behavior of Solder Joint 36
1.4.5 Creep Behavior of Solder Joints 37
1.4.6 Problems in Research 38
1.5 Research Content and Purpose of This Dissertation 39
References 41
2 Fracture Behavior of IMCs at Cu/Pb-Free Solder Interface 46
2.1 Introduction 46
2.2 Experimental Procedure 47
2.2.1 Indentation Test of Interfacial IMC Grains 47
2.2.2 Fracture of IMCs Induced by Deformation of Solder 48
2.2.3 Fracture of IMCs Induced by Deformation of Substrate 49
2.3 Shear Fracture Behavior and Strength of Cu6Sn5 Grains 51
2.4 Fracture Behavior of Cu6Sn5 Induced by Deformation of Solder 55
2.4.1 Growth Behavior of Cu6Sn5 at Sn--4Ag/Cu Interface 55
2.4.2 Fracture Behavior at Sn--4Ag/Cu Interface 58
2.4.3 Applied Stress and Fracture Behavior of Cu6Sn5 Grains 62
2.5 Fracture Behavior of Cu--Sn IMCs Induced by Deformation of Substrate 63
2.5.1 Morphology of IMCs at Sn--4Ag/Cu Interface 63
2.5.2 Fracture Behavior of Interfacial IMC Layer 64
2.5.3 Fracture Mechanisms Induced by Deformation of Substrate 70
2.6 Brief Summary 75
References 76
3 Tensile-Compress Fatigue Behavior of Solder Joints 78
3.1 Introduction 78
3.2 Experimental Procedure 79
3.3 Experiment Results 80
3.3.1 Tensile and Fatigue Behavior of Sn--4Ag/Cu Interface 80
3.3.2 Tensile and Fatigue Behavior of Sn--58Bi/Cu Interface 87
3.3.3 Fatigue Behavior of Sn--37Pb/Cu Interface 92
3.3.4 Evolution in Strength of Solder During Aging 95
3.4 Tensile-Compress Fatigue Damage Mechanisms 96
3.5 Brief Summary 97
References 98
4 Shear Creep-Fatigue Behavior of Cu/Pb-Free Solder Joints 101
4.1 Introduction 101
4.2 Experimental Procedure 103
4.3 Shear and Creep-Fatigue Behavior of Sn--4Ag/Cu Solder Joint 104
4.3.1 Shear and Stress Relaxation Behavior 104
4.3.2 Strain--Time Relationship During Creep-Fatigue Process 106
4.3.3 Deformation and Fracture Behavior of Solder Joint 108
4.3.4 Evolution in Microstructure of Solder 112
4.3.5 Creep-Fatigue Mechanisms of Sn--4Ag/Cu Solder Joint 113
4.4 Shear and Creep-Fatigue Behavior of Sn--58Bi/Cu Solder Joint 117
4.4.1 Shear Behavior of Sn--58Bi/Cu Solder Joint 117
4.4.2 Creep-Fatigue Fracture Behavior of Sn--Bi/Cu Solder Joints 120
4.4.3 Deformation Behavior of Sn--Bi Solder 123
4.5 Brief Summary 126
References 127
5 Thermal Fatigue Behavior of Sn--Ag/Cu Solder Joints 129
5.1 Introduction 129
5.2 Experimental Procedure 130
5.3 Thermal Fatigue Behavior 132
5.3.1 Thermal Fatigue Behavior at Low Strain Amplitude 132
5.3.2 Thermal Fatigue Behavior at Medium Strain Amplitude 137
5.3.3 Thermal Fatigue Behavior at High Strain Amplitude 140
5.3.4 Thermal Fatigue Fracture Surface 141
5.4 Thermal Fatigue Damage Mechanisms 143
5.4.1 Thermal Fatigue Damage Process 143
5.4.2 Deformation Mechanisms of Solder 144
5.4.3 Influencing Factors on Thermal Fatigue Life 147
5.5 Brief Summary 147
References 148
6 Conclusions 151

Erscheint lt. Verlag 31.10.2015
Reihe/Serie Springer Theses
Zusatzinfo XV, 143 p. 115 illus., 81 illus. in color.
Verlagsort Berlin
Sprache englisch
Themenwelt Naturwissenschaften Physik / Astronomie
Technik Maschinenbau
Schlagworte Creep fatigue • fatigue crack • In situ Characterization • Lead-free solder joints • Tension-compression fatigue • thermal fatigue
ISBN-10 3-662-48823-X / 366248823X
ISBN-13 978-3-662-48823-2 / 9783662488232
Haben Sie eine Frage zum Produkt?
PDFPDF (Wasserzeichen)
Größe: 7,5 MB

DRM: Digitales Wasserzeichen
Dieses eBook enthält ein digitales Wasser­zeichen und ist damit für Sie persona­lisiert. Bei einer missbräuch­lichen Weiter­gabe des eBooks an Dritte ist eine Rück­ver­folgung an die Quelle möglich.

Dateiformat: PDF (Portable Document Format)
Mit einem festen Seiten­layout eignet sich die PDF besonders für Fach­bücher mit Spalten, Tabellen und Abbild­ungen. Eine PDF kann auf fast allen Geräten ange­zeigt werden, ist aber für kleine Displays (Smart­phone, eReader) nur einge­schränkt geeignet.

Systemvoraussetzungen:
PC/Mac: Mit einem PC oder Mac können Sie dieses eBook lesen. Sie benötigen dafür einen PDF-Viewer - z.B. den Adobe Reader oder Adobe Digital Editions.
eReader: Dieses eBook kann mit (fast) allen eBook-Readern gelesen werden. Mit dem amazon-Kindle ist es aber nicht kompatibel.
Smartphone/Tablet: Egal ob Apple oder Android, dieses eBook können Sie lesen. Sie benötigen dafür einen PDF-Viewer - z.B. die kostenlose Adobe Digital Editions-App.

Zusätzliches Feature: Online Lesen
Dieses eBook können Sie zusätzlich zum Download auch online im Webbrowser lesen.

Buying eBooks from abroad
For tax law reasons we can sell eBooks just within Germany and Switzerland. Regrettably we cannot fulfill eBook-orders from other countries.

Mehr entdecken
aus dem Bereich

von Horst Kuchling; Thomas Kuchling

eBook Download (2022)
Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
24,99
Grundlagen - Verfahren - Anwendungen - Beispiele

von Jens Bliedtner

eBook Download (2022)
Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
49,99