試樣(即放在上導(dǎo)熱板4與下導(dǎo)熱板6之間)后，調(diào)節(jié)加熱板7溫度為235°C時(shí)熱端(下導(dǎo)熱板6)熱電偶探頭測得溫度Tl 150°C。調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇I轉(zhuǎn)速使得冷端(上導(dǎo)熱板4)溫度為T2 50
此時(shí)焊點(diǎn)兩端溫度差為T2-T1為100°C，此時(shí)得到焊點(diǎn)兩端的溫度梯度為1250°C/cm。確定熱迀移時(shí)間為250、500、750、100011。
[0043]將熱迀移后的試樣通過切片分析界面MC以及拉伸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著熱迀移時(shí)間的增加，熱端界面MC逐漸減薄而冷端逐漸增厚且隨著熱迀移時(shí)間的增加焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度逐漸減小。
[0044]二、采用的試樣互連焊點(diǎn)高度為0.4mm，金屬基板為Cu，釬料為Sn0.7Cu。放置好試樣后，調(diào)節(jié)加熱板7溫度為205°C時(shí)熱端熱電偶探頭測得溫度TllOOtC。調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇I轉(zhuǎn)速使得冷端溫度為T2 500C，此時(shí)焊點(diǎn)兩端溫度差為T2-T1為100°C，此時(shí)得到焊點(diǎn)兩端的溫度梯度為1250 °C/cm。確定熱迀移時(shí)間為250、500、750、I OOOh 0
[0045]將熱迀移后的試樣通過切片分析界面IMC以及拉伸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著熱迀移時(shí)間的增加，熱端界面IMC逐漸減薄而冷端逐漸增厚且變化速率增大，隨著熱迀移時(shí)間的增加焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度逐漸減小但減小幅度不大。
[0046]三、采用的試樣互連焊點(diǎn)高度為0.8mm，金屬基板為Cu和Ni，釬料為純Sn。放置好試樣后，調(diào)節(jié)加熱板7溫度為220°C時(shí)熱端熱電偶測得溫度T1140°C。調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇I轉(zhuǎn)速使得冷端溫度為T2 55°C，此時(shí)得到焊點(diǎn)兩端的溫度梯度為1062.5°C/cm。確定熱迀移時(shí)間為250、500、750、1000h。
[0047]將熱迀移后的試樣通過切片分析界面MC以及拉伸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著熱迀移時(shí)間的增加，冷熱端界面MC都逐漸增厚且在熱迀移750h時(shí)在Cu/Sn界面出現(xiàn)了明顯的空洞。最大剪切應(yīng)力也是逐漸所減小。
[0048]如上所述，通過檢測焊點(diǎn)在不同熱迀移加載時(shí)間下的界面的IMC(金屬間化合物)生長變化速率以及拉伸試驗(yàn)的最大剪切應(yīng)力，從而定性的說明互連焊點(diǎn)的熱迀移性能。本發(fā)明具有安全可靠性好，簡單易操作、成本低廉、易于推廣等優(yōu)點(diǎn)；不僅可以有效的避免來自電迀移的干擾，而且可以通過控制冷熱端的溫度差來有效的控制溫度梯度。
[0049]本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種檢測互連焊點(diǎn)熱迀移性能的裝置，其特征在于，該裝置自上而下依次包括冷卻機(jī)構(gòu)、上導(dǎo)熱板(4)、下導(dǎo)熱板(6)和加熱板(7)，即所述冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)置在上導(dǎo)熱板(4)的上部，所述下導(dǎo)熱板(6)設(shè)置在加熱板(7)的上部； 所述上導(dǎo)熱板(4)與下導(dǎo)熱板(6)之間的空間用于放置試樣(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測互連焊點(diǎn)熱迀移性能的裝置，其特征在于，在上導(dǎo)熱板(4)和下導(dǎo)熱板(6)的對應(yīng)面上，分別對稱開設(shè)有用于埋設(shè)熱電偶探頭的溝槽(8、9);當(dāng)試樣(5)放在上導(dǎo)熱板(4)與下導(dǎo)熱板(6)之間時(shí)，該熱電偶探頭能與該試樣(5)接觸;所述熱電偶探頭通過傳輸線連接外部測溫裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測互連焊點(diǎn)熱迀移性能的裝置，其特征在于，所述冷卻機(jī)構(gòu)包括散熱片(2)、設(shè)置在散熱片(2)上部的散熱風(fēng)扇(I)、設(shè)置在散熱片(2)下部的半導(dǎo)體制冷片(3);所述半導(dǎo)體制冷片(3)與上導(dǎo)熱板(4)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述檢測互連焊點(diǎn)熱迀移性能的裝置，其特征在于，所述用于埋設(shè)熱電偶探頭的溝槽(8、9)的長度，是上導(dǎo)熱板(4)或下導(dǎo)熱板(6)長度的二分之一。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述檢測互連焊點(diǎn)熱迀移性能的裝置，其特征在于，所述加熱板(7)為電加熱板，其設(shè)有溫度控制裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述檢測互連焊點(diǎn)熱迀移性能的裝置，其特征在于，所述散熱風(fēng)扇(I)設(shè)有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置。7.—種檢測互連焊點(diǎn)熱迀移性能的方法，其特征在于采用權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述檢測互連焊點(diǎn)熱迀移性能的裝置實(shí)現(xiàn)，具體包括如下步驟: (1)將熱電偶探頭分別放入上導(dǎo)熱板(4)和下導(dǎo)熱板(6)的溝槽(8、9)內(nèi)，并將熱電偶探頭的傳輸線連接測溫裝置;分別在上導(dǎo)熱板(4)和下導(dǎo)熱板(6)相對應(yīng)的兩個(gè)表面上涂覆一層導(dǎo)熱硅脂，將試樣(5)放在上導(dǎo)熱板(4)與下導(dǎo)熱板(6)之間；接通加熱板(7)和散熱風(fēng)扇(I)的電源； (2)通過調(diào)節(jié)加熱板(7)的溫度控制裝置，獲得加熱板(7)所需的溫度;通過調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇(I)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的風(fēng)量大小，通過風(fēng)量大小來改變試樣(5)冷熱端所需的溫度，根據(jù)焊點(diǎn)高度得到需要的溫度梯度； (3)開始對試樣(5)的熱迀移性能進(jìn)行測試。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述檢測互連焊點(diǎn)熱迀移性能的方法，其特征在于，步驟(3)所述開始對試樣(5)的熱迀移性能進(jìn)行測試，是通過切片分析焊點(diǎn)界面IMC的生長變化、顯微組織演變以及拉伸試驗(yàn)，得到焊點(diǎn)界面MC的生長速率以及最大剪切應(yīng)力，從而判斷互連焊點(diǎn)的熱迀移性能。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述檢測互連焊點(diǎn)熱迀移性能的方法，其特征在于，試樣(5)的制備步驟為: (1)將兩片金屬基板進(jìn)行表面處理； (2)將其中一片經(jīng)過表面處理的基板表面除了待焊區(qū)之外，其余部分涂上阻焊劑； (3)將釬料球置于兩片金屬基板的待焊接區(qū)，并將兩片厚度為所需焊點(diǎn)高度的玻璃片置于兩片金屬基板之間，然后通過夾持部件緊固兩片金屬基板； 所述玻璃片用于維持焊點(diǎn)高度一致，該玻璃片的厚度即是焊點(diǎn)的高度； (4)將步驟(3)中緊固的兩片金屬基板放入預(yù)先設(shè)定溫度的回流焊爐中進(jìn)行釬焊，釬焊結(jié)束后，待冷卻至室溫，松開兩片金屬基板的夾持部件，得到試樣(5)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述檢測互連焊點(diǎn)熱迀移性能的方法，其特征在于，所述釬料球選用不同材質(zhì)的無鉛釬料或者不同材質(zhì)的有鉛釬料，以檢測不同材質(zhì)的金屬基板與釬料組合的焊點(diǎn)的熱迀移性能數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測互連焊點(diǎn)熱遷移性能的裝置與方法，該裝置自上而下依次包括冷卻機(jī)構(gòu)、上導(dǎo)熱板、下導(dǎo)熱板和加熱板，即所述冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)置在上導(dǎo)熱板的上部，所述下導(dǎo)熱板設(shè)置在加熱板的上部；上導(dǎo)熱板與下導(dǎo)熱板之間的空間用于放置試樣。通過調(diào)節(jié)加熱板的溫度控制裝置，獲得加熱板所需的溫度；通過調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的風(fēng)量大小，通過風(fēng)量大小來改變試樣冷熱端所需的溫度，根據(jù)焊點(diǎn)高度得到需要的溫度梯度；本裝置及其測試方法具有安全可靠性好，結(jié)構(gòu)簡單易操作、成本低廉、易于推廣等優(yōu)點(diǎn)；不僅可以有效的避免來自電遷移的干擾，而且可以通過控制冷熱端的溫度差來有效的控制溫度梯度。
【IPC分類】G01N1/28, G01N25/20
【公開號】CN105606647
【申請?zhí)枴緾N201610173135
【發(fā)明人】衛(wèi)國強(qiáng), 漆琳, 杜隆純
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月23日