空間超重力環(huán)境下電子組件微焊點可靠性試驗裝置的設計開題報告

空間超重力環(huán)境下電子組件微焊點可靠性試驗裝置的設計開題報告,空間,重力,環(huán)境,電子,組件,微焊點,可靠性,試驗裝置,設計,開題,報告,講演,呈文 課題 名稱 空間超重力環(huán)境下電子組件微焊點可靠性試驗裝置的設計 課題來源 教師科研 課題類型 工程設計類 選題的背景及意義 目前，由于科學技術的限制和試驗成本的要求，人們對于電子組件微焊點的可靠性試驗一般都集中于在地球正常環(huán)境下進行，即重力加速度均為9.8m/s2，而人類探索太空的進程不斷加快，不遠的將來，人類必然會在太空中開展各項活動。由于重力加速度的大小會對電子組件微焊點在使用過程中產(chǎn)生相應的影響，又由于在目前公開的文獻中未見諸相應的技術啟示和試驗報道，而適用于外太空的太空飛行器和各類電子裝置又離不開大量高可靠性的電子組件，因而探索超重力環(huán)境下的電子組件微焊點的可靠性（包括試驗裝置）具有著眼未來的前瞻性的積極意義。而目前在地球表面獲得模擬其它星球即小于9.8m/s2的重力加速度的試驗環(huán)境客觀上較為困難，只有在部分電梯和太空飛行器中探索，因而條件十分有限且成本昂貴。由此可知，模擬大于地球重力加速度的超重力試驗環(huán)境對于指導未來在太空乃至其它星球之類的環(huán)境下可靠運行的電子產(chǎn)品或組件無疑具有十分重要的作用。 國內(nèi)目前很少有在超重力條件下，對Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu微焊點的研究?；谝陨显?，本課題采用釬焊新技術電子封裝微焊點的釬焊研究，制備Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu無鉛復合釬料，并通過改裝和制作超重力裝置，研究重力場條件下不同因素對無纖微焊點顯微組織和界面化合物的影響，并對其機制進行相關的探討，深入了解和掌握超重力條件下的顯微組織和界面化合物的演變機制，為獲得高質(zhì)量、高性能、高可靠性的電子封裝微焊點提供理論基礎和數(shù)據(jù)支撐，為生產(chǎn)面向嚴酷工況的電器產(chǎn)品奠定基礎。另外，在上述研究的基礎上，也對該領域的前景發(fā)展做出了展望。 研究內(nèi)容擬解決的主要問題 本課題設計制造一種空間超重力環(huán)境下電子組件微焊點可靠性試驗裝置，并研究空間超重力環(huán)境下Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu微焊點的高溫時效性能，為電子組件微焊點在空間超重力環(huán)境下的可靠性研究方面提供理論依據(jù)和技術支撐。 1.利用CREO設計超重力裝置圖紙。 2.采購電動機、電機、倒板開關、交流接觸器、鼓風機、隔板、門鎖、控制儀表、不銹鋼加熱管等部件。 3.組裝零部件、并進行初步測試性能。 4.根據(jù)試驗參數(shù)進行優(yōu)化設計，并做最終的裝置定型。 5.采用釬焊的工藝制備Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu微焊點。 6.超重力條件下，不同離心力對釬料顯微組織、界面化合物的演變規(guī)律的影響。 7.時效溫度下，超重力時效作用時間對釬料顯微組織、界面化合物的演變規(guī)律的影響。 研究方法技術路線 1.通過查閱資料，設計實驗方案，設計超重力裝置 2.改裝超重力裝置 3. 通過查閱資料了解重力場和蠕變的相關知識，掌握重力場和蠕變測定實驗方法，熟悉重力場和蠕變基本理論，設計超重力場條件，并通過實驗測量，比較超重力下Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu無鉛釬料拉伸蠕變行為及界面組織演變規(guī)律。 4購買實驗所用的釬料、紫銅片、各種試劑； 5.用蘇州寶馬線切割機加工實驗所需的蠕變剪切試樣； 6.將加工好的試樣進行刻畫線，然后裝配在超重力實效裝置上進行不同超重力耦合； 7研究在超重力條件下，不同離心力與時效溫度對釬料顯微組織、界面化合物的演變規(guī)律的影響； 8.通過光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察顯微組織和界面化合物； 研究的總體安排和進度計劃 第一周 畢業(yè)實習，查閱文獻 第二周 撰寫開題報告，任務書 第三周 英文翻譯、文獻綜述 第四周至第五周 設計超重力裝置、用CREO畫圖紙并買零部件。 第六周至第七周 組裝超重力裝置并且初步檢驗裝置性能。 第八周 制備Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu釬焊接頭。 第九周至第十一周 研究在超重力條件下，對于電子組件微焊點可靠性影響。 第十二周 數(shù)據(jù)處理，實驗結果分析，撰寫畢業(yè)論文。 第十三周 教師評閱，準備答辯。 主要參考文獻 [1] Hung T Y, Huang C J, Lee C C, et al. Investigation of solder crack behavior and fatigue life of the power module on different thermal cycling period[J]. Microelectronic Engineering, 2013, 107(107):125-129. [2] 秦紅波. 無鉛微互連焊點力學性能及疲勞與電遷移行為的尺寸效應研究[D]. 華南理工大學, 2014. [3] 李威. 窄間隙Cu/Sn-Cu-Ni-xRE/Cu微互連焊點的組演化及力學性能的尺寸效應研究[D]. 華南理工大學, 2012. [4] 褚衛(wèi)華, 李樹成. 振動環(huán)境下焊點疲勞失效與裂紋擴展分析[J]. 強度與環(huán)境, 2012(4):56-63. [5] 曾靖波. 微小高度Ni/Sn3.0Ag0.5Cu/Ni線形焊點顯微組織演化及力學行為的尺寸效應研究[D]. 華南理工大學, 2013. [6] 劉芳, 孟光, 王文. 球柵陣列無鉛焊點隨機振動失效研究[J]. 振動與沖擊, 2011, 30(6):269-271. [7] Alam M O, Lu H, Bailey C, et al. Fracture mechanics analysis of solder joint intermetallic compounds in shear test[J]. Computational Materials Science, 2009, 45(2):576-583. [8] Shao S, Zbib H M, Mastorakos I N, et al. Deformation mechanisms, size effects, and strain hardening in nanoscale metallic multilayers under nanoindentation[J]. Journal of Applied Physics, 2012, 112(4):1-2040. 指導教師意見 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見 學院意見 教研室主任簽名： 年 月 日 教學院長簽名： 年 月 日