考虑晶粒结构的无铅焊点电迁移失效研究

发布时间：2020-06-20 02:20

【摘要】：目前主流无铅焊点一般以锡基为主,其中β-Sn的含量通常占无铅焊料合金成分的95%(质量分数)以上,因而导致β-Sn本身的性质在很大程度上决定了无铅互连焊点的性能和可靠性。基于β-Sn的晶粒结构对电迁移作用下SAC305无铅互连焊点寿命以及失效形式进行了研究,主要工作和结果如下:(1)搭建无铅互连焊点的电迁移实验平台,对自行设计的BGA封装试样进行恒温下的电迁移加速实验,并使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)以及电子背散射衍射(EBSD),对无铅互连焊点内Sn晶粒结构进行观察和表征,分析探究其对无铅互连焊点电迁移失效过程的影响。(2)通过对焊点晶粒结构统计分析,发现绝大多数焊点内所含晶粒数量是有限的,通常为1~2个;通过对试样进行电迁移加速实验,发现结构为Cu/SAC305/Cu(Ni)的单晶粒结构焊点β-Sn晶粒取向是焊点出现不同失效模式以及不同的IMC扩展方式的决定性因素。Sn晶粒的c轴方向和电子流动方向形成的夹角较大接近90°时,焊点失效过程表现为阴极界面产生空洞并扩展成裂纹扩展;当Sn晶粒c轴风向和电子流动方向近乎平行时,焊点失效过程表现为阴极焊盘的快速溶解,向阳极扩散最终导致大量金属间化合物在晶界处析出。(3)基于有限元分析软件,考虑焊点不同晶粒结构,采用原子密度积分法(ADI)对SAC305焊点进行电迁移失效过程的仿真分析;采用Bunge欧拉角(_1?,Φ,?_2)来表征晶体的取向,结果表明单晶粒结构焊点正则化原子密度及其焊点失效寿命在很大程度上取决于晶体取向(特别是Φ角,即晶体c轴取向与电流方向的夹角,该角度表征了β-Sn晶粒绕c轴的旋转)。具有60°取向差角化的双晶粒结构的焊点,电流方向相对于晶界的相对位置会影响焊点内原子密度的分布。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG40
【图文】：

图 1-1 三级微电子封装示意图如图 1-2 是电子风力驱动作用示意图。电子在电场的作用下沿着电子流方向运的同时高速流动的电子会撞击合金焊料中的金属原子，原子被撞击离开原本的空穴。图 1-2 所示windF 代表与电子运动风向同向的电子风力；directF 代表电场直金属原子而产生的力，其方向与电子流动的方向相反。

图 1-1 三级微电子封装示意图图 1-2 是电子风力驱动作用示意图。电子在电场的作用下沿着电子流方向同时高速流动的电子会撞击合金焊料中的金属原子，原子被撞击离开原本穴。图 1-2 所示windF 代表与电子运动风向同向的电子风力；directF 代表电场属原子而产生的力，其方向与电子流动的方向相反。

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 凌明芳;S枪磁控溅射Ni薄膜晶粒结构与导电特性的研究[J];浙江大学学报(工学版);1999年05期

2 杨翠英;周玉清;王怡华;;用会聚束衍射研究非晶态中的小晶粒结构[J];贵金属;1981年04期

3 包娜娜;许道奎;刘春忠;;固溶后的晶粒结构对ZK60镁合金挤压型材力学性能的影响[J];金属热处理;2018年09期

4 高汝伟，姜寿亭，李华，李卫，喻哓军，姬长国;NdFeB永磁合金的晶粒结构缺陷模型及矫顽力机制[J];金属功能材料;1997年02期

5 陈杏芳;沈红卫;陈科;吴洁琼;张澜庭;单爱党;;Nimonic 80A热变形过程中的晶粒结构控制[J];钢铁研究学报;2011年S2期

6 陈送义;陈康华;贾乐;彭国胜;;热变形条件对7085铝合金晶粒结构和性能的影响(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年02期

7 张克实,耿小亮,郭运强,余海东,张光;循环载荷下韧性金属Ⅰ型裂纹前缘晶体塑性与应力的初步分析[J];机械强度;2004年S1期

8 高昀荞;赵健伟;;具有纳米尺寸晶粒结构银层的制备与形貌研究[J];复旦学报(自然科学版);2014年02期

9 刘国权;纯铁晶粒拓扑构形的定量研究[J];北京钢铁学院学报;1987年01期

10 王晓冬;卫斌;张隐奇;刘志民;吉元;;铝和铜互连线的晶粒结构及残余应力研究[J];北京工业大学学报;2010年01期

相关会议论文 前3条

1 田月明;郑东翔;张祖太;丁宁;;氧化锆表面原位生成多晶粒结构对锆瓷结合的影响[A];第十二次全国口腔修复学学术会议论文汇编[C];2018年

2 袁福平;杨沐鑫;严定舜;马彦;姜萍;马恩;武晓雷;;多尺度晶粒结构中熵合金CrCoNi的加工硬化和动态变形机理[A];2018年全国固体力学学术会议摘要集（上）[C];2018年

3 张克实;耿小亮;郭运强;余海东;张光;;循环载荷下韧性金属Ⅰ型裂纹前缘晶体塑性与应力的初步分析[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年

相关硕士学位论文 前3条

1 王静;考虑晶粒结构的无铅焊点电迁移失效研究[D];浙江工业大学;2018年

2 陈杏芳;Nimonic 80A热变形和热处理过程中的晶粒结构控制[D];上海交通大学;2012年

3 陈吉;提高焊核区晶粒结构热稳定性的搅拌摩擦焊接新方法[D];上海交通大学;2015年

本文编号：2721714