热-电-力耦合作用下COG器件疲劳性能研究
随着高密度封装技术的发展，电子产品逐步向微型化、薄型化和“绿色”化方向发展。COG封装技术凭借自身优势已广泛应用于电子产品模块中，但学者们对其工作寿命和电阻变化的研究相对较少。本文主要进行温度循环老化后各向异性导电胶单轴棘轮行为以及热-电-力耦合条件下COG器件的疲劳性能的研究，为设计出耗散率低，工作效率高，更佳的工作电压和工作温度的电子产品提供指导。 利用动态分析仪对固化后经过不同温度循环的ACF进行单轴棘轮实验，考察加载条件和加载历史对ACF力学性能的影响。结果表明，未经老化的ACF棘轮应变明显比老化后应变高，而且随着温度循环次数增加，ACF应变愈来愈小，应变曲线愈来愈接近。同时，温度循环最初阶段高低温交变使得ACF二次固化，在温度循环50次时固化程度最高并且其棘轮应变最大。但是，随着循环次数的增多，聚合物侧基的脱落以及热氧化的作用严重破坏了ACF的力学性能导致应变累积减弱；平均应力、应力幅值愈高以及加载率愈低，棘轮应变的累积速度愈快，得到的应变值愈高；加载历史对老化后的ACF棘轮应变影响比较大。 使用由疲劳试验机以及可编程直流电源组成的控制系统对COG器件进行剪切破坏和剪切疲劳实验，同时监测器件电阻变化情况。剪切破坏实验发现，载荷随位移的增加线性增加，芯片脱落前的最大剪切力为61.09 N，剪切位移为0.059 mm，此时电阻无穷大被认为开路、器件失效。在剪切疲劳实验过程中，随着载荷幅值的增加器件的疲劳寿命降低，器件相对电阻随载荷幅值增加而增加，但是断裂之前的阻值先上升后下降，COG器件承受较小循环载荷时电阻失效要早于机械疲劳失效；器件承受单一循环载荷时，器件电阻随着载荷周期性变化呈瞬时性和周期性变化，但瞬时电阻变化趋势并未完全与周期性载荷一致；高温高湿和温度循环对COG器件的疲劳寿命和电阻产生极大的影响，并且经过相同的老化时间，高温高湿对器件的疲劳寿命和电阻影响要比温度循环明显。 采用Basquin模型、Smith模型、SWT模型和Gerber模型预测COG器件的疲劳寿命，发现上述模型均能较好的预测疲劳寿命。同时，利用Miner线性损伤律和Basquin模型能够较好的预测恒温恒湿和温度循环老化后COG器件的疲劳寿命，并且得到了损伤因子和相对电阻的关系式。
各向异性;导电胶;棘轮应变;疲劳寿命;COG封装;力学性能
天津大学
硕士
化工过程机械
高红
2014
中文
TN305.94
69
2015-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）