介观尺度下Sn/Cu焊点的界面扩散及尺寸效应

发布时间：2021-04-01 00:21

　　微电子产品不断向小型化、便携化和高性能方向发展,导致互联焊点尺寸持续减小,其承载的力、电和热负荷不断增加,对焊点的可靠性提出了更高的要求。微电子封装焊点的尺寸是介于微观与宏观之间的介观尺度范围。介观尺度下依靠传统的力学、电学、热学和金属学等方法获得的性能参数均表现出试样尺寸依赖性,即这些本应为常数的参数却随试样尺寸变化而变化,这给工程设计和可靠性预测带来了不利的影响。研究焊点可靠性,几何尺度效应是一个不可忽略的重要问题。有关微焊点在力学方面的尺寸效应已经有了大量的研究,而对微观组织,特别是界面元素的扩散与界面化合物（IMC）生成与演变的尺寸效应问题的研究较少。本研究的主要目的是揭示介观尺度下微焊点在回流、时效过程中依赖尺寸的固-液、固-固界面的扩散规律,阐明焊点依赖尺寸的主要参量的变化特征并进行数学表征。以Cu/solder/Cu三明治结构的钎料层厚度为10⁵0μm的焊点为主要研究载体,以200⁵00μm焊球直径的BGA结构的焊点作对比,分析在不同的组成及工艺条件下,钎缝的几何尺寸与反应生成的界面IMC层的厚度、主控元素在扩散区的浓度分布之间... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

电子封装中倒装焊点和BGA焊点示意图

解速率造成形核率低，低的形核率使 Cu6Sn5晶粒生长的更快释为什么小尺寸焊点的 Cu6Sn5晶粒粗大。图 1-2 为 250℃回流IMC 的形貌及晶粒尺寸。

如图1-3 所示。研究发现，回流焊后焊点界面扇贝状的 Cu6Sn5的平均厚度随着焊点直径的增大而减小，依次为 2.91、2.59 及 1.38μm，如图 1-3(a)、(c)、Cu6Sn5Cu6Sn5Cu6Sn5 Cu6Sn5

【参考文献】：
期刊论文
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[2]Sn-3Ag-0.5Cu/Ni微焊点多次回流焊后IMC厚度及组织分析[J]. 刘超,孟工戈,孙凤莲,谷柏松.  电子元件与材料. 2013(03)
[3]尺寸效应下的无铅微焊点研究进展[J]. 苌文龙,于治水,房加强,王波.  上海工程技术大学学报. 2012(02)
[4]微焊点的几何尺寸效应[J]. 孙凤莲,朱艳.  哈尔滨理工大学学报. 2012(02)
[5]SnAgCu凸点互连的电迁移[J]. 吴懿平,张金松,吴丰顺,安兵.  半导体学报. 2006(06)
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博士论文
[1]Sn基钎料/Cu界面柯肯达尔空洞机理研究[D]. 杨扬.上海交通大学 2012
[2]BGA结构Cu（Ni）/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni（Cu）微焊点显微组织形成和演化及剪切断裂行为的尺寸效应[D]. 李勋平.华南理工大学 2011
[3]微小互连高度下焊点界面反应及力学性能研究[D]. 王波.华中科技大学 2010



本文编号：3112330