热迁移作用下无铅微焊点的蠕变性能研究与数值模拟

发布时间：2021-09-05 23:28

　　电子器件微型化、高性能、高可靠性的趋势使集成电路（IC）向集成度更高、封装焊点尺寸更小的方向发展,造成焊点承受的电流密度越来越大。电流密度的增大会产生较大的焦耳热,因此在焊点两端会产生更大的温度梯度,使焊点的服役环境更加严峻。一方面,微焊点两端温度梯度的增大会引发热迁移现象,促使原子进行定向迁移,使微焊点的显微组织发生变化;另一方面,互连焊点结构中基板、钎料以及封装材料的热膨胀系数不同,在服役过程中,微焊点由于热应力的变化产生蠕变变形与破坏。热迁移与蠕变作为微电子封装中常见的两种失效形式,对其进行研究具有十分重要的意义。本文采用实验研究与数值模拟相结合的方式,对电子封装行业中两种主流封装技术（倒装芯片、三维硅通孔）中不同特征尺寸的微焊点在热迁移条件下的蠕变行为进行研究。采用ANSYS有限元分析软件,对焊点内部的蠕变变形量进行计算,用蠕变变形量来表征焊点的蠕变损伤,为焊点的寿命预测提供理论依据。首先研究了高度为800μm的Cu/Sn0.7Cu/Cu焊点的蠕变性能。对微焊点施加1.78MPa、2.53MPa和3.62MPa的剪切应力,再耦合1046℃/cm的温度梯度进行热迁移蠕变实验;为了... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电子封装互连焊点结构示意图

华南理工大学工程硕士学位论文宁[30]等人采用 Cu/Sn/Cu 焊点在 250℃和 280℃下进行等温时效究了热迁移对液-固界面的 IMC 生长动力学的影响。Cu原子子浓度平衡，热端 Cu原子浓度下降，冷端 Cu原子浓度增大，导应的界面 IMC 出现不对称生长。相比于原子在固态钎料基体料基体中的扩散速率要大得多，因此原子进行热迁移的温度梯象更容易发生。

图 1-3 金属蠕变的三个阶段Fig.1-3 Three stages of creep应变率随时间的增大而减小，这一阶段的时间非态蠕变速率；第三阶段，在很短的时间内蠕变。蠕变第二阶段历时最长、微观变形机理相对简，因此目前学者都围绕蠕变的第二阶段开展材料程中，由于蠕变的机制很复杂，受各种因素的影响，作为研究重点。第二阶段中稳态蠕变速率是蠕变的温度、应力、时间以及材料的属性有关，其具 RTQTstfTsteiii(,,)(,,).

【参考文献】：
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本文编号：3386286