Nanodma III动态测试技术，用于无PB焊料的机械表征

随着微电子制造商从设备包中减少或消除PB的努力，对不同无PB焊料合金的机械性能的表征已成为主要行业挑战。在处理和应用过程中，焊料连接在不同时间尺度上经历的压力和温度变化将显着影响材料的微观结构。

考虑到微电路上的焊料撞击的体积很小，可以使用纳米压力技术直接测量焊料的机械响应，该技术可以对蠕变行为，模量和硬度进行定量测量，作为对温度。

纳米引导蠕变测试

常规（准静态）压痕测试涉及施加载荷以将凹痕迫使凹痕进入样品表面。施加的负载保持恒定一段时间，然后撤回。材料的硬度和模量可以用探针形状，凹痕渗透深度，施加力和卸载刚度的数据来估计。

连续测量力和位移以创建力与位移曲线。初始卸载点处的曲线斜率产生接触刚度。因此，单个准静态测试在测试的最大穿透深度下产生了对硬度和模量的单一测量。

动态压痕测试涉及将相对较小的正弦振荡叠加到准静态负载曲线上。在整个测试过程中，使用载荷幅度，相位滞后和位移幅度的值连续计算接触刚度。由于始终确定刚度，因此也可以连续测量硬度和模量。

大多数材料欧洲杯足球竞彩显示出一定程度的蠕变，而准静态缩进器负载保持稳定。但是，表征蠕变行为是具有挑战性的任务。热漂移产生的位移误差虽然在短时间内通常很小，但在几分钟或几个小时后会变得过大。HysitronNanodma®III参考蠕变测试技术可以通过通过测试应用动态力来解决此问题，从而可以连续测量接触刚度。纳米III蠕变测试的示意图如图1所示。

图1。Nanodma III蠕变测试的示意图。

首先，当热漂移的误差无关紧要时，对材料模量（参考模量）进行估计。借助模量，通过保持准静态负载为恒定，可以连续测量接触刚度。有了这些数据，可以计算接触区域以及接触深度和硬度，而无需任何依赖准静态位移测量，从而使背景热漂移无物质。以这种方式，只要几个小时就可以可靠地执行蠕变测试。

无PB焊料的机械表征

在铜支柱上制备了3％Ag和97％SN组成的焊料颠簸，并在带有Si晶片的铜支柱上准备。结构的光学显微照片如图2所示。焊接宽度约为20µm，顶部为圆顶。AHysitron TI 950 TriboIndenter^®使用钻石Berkovich探测器，与25、50、100、150、150和175°C的蠕变效应相结合。

图2。硅，铜，焊料结构的光学显微照片。（样本由JürgenGrafe，FHG-ISM-ass，德累斯顿，德国和德国FHG-IFZP，德累斯顿的Kong-Boon Yeap提供。）

在进行每次测量之前，使用仪器的原位SPM成像能力成像的样品表面的地形将每个测试精确定位在圆顶的顶部，在圆顶的顶部几乎平坦，并且与探针成直角（图3）（图3）。对于每次测试，将力迅速升至峰值力，然后保持常数1000s，并在平均时间通过220Hz振荡连续测量刚度。在载荷时，随着探针的渗透深度的增加，接触刚度的增加。

图3。在测试前用圆圈指示的目标测试位置进行测试之前，焊接凸点的地形SPM图像。

选择每个测试的准静态力，以使缩进的初始深度约为500nm，并选择动态力以产生大约1nm的位移幅度。选择目标深度作为两个考虑因素的平衡。

对于非常小的缩进，测量精度可能会受到表面粗糙度的影响，但是如果缩进太大，则焊料周围周围的自由边缘可能会产生影响。

图4。在每个温度下的深度与时间。

图4和5说明了随着时间的推移，接触深度和硬度的连续变化，而图6将模量描述为温度的函数。在25°C和150°C的温度范围之间的蠕变曲线中未观察到差异，但是在175°C时很容易明显差异。

图5。硬度与在每个温度下的时间。

图6。在每个温度下测量的模量。

结论

在175°C时，蠕变率要高得多，在1000秒保持过程中，硬度降低了70％。蠕变行为的变化表明，变形机制在150°C和175°C之间的过渡，证实了焊料撞击的机械性能迅速衰减在150°C以上。

该信息已从布鲁克·纳米（Bruker Nano）表面提供的材料中采购，审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此消息来源的更多信息，请访问布鲁克纳米表面。