Sn2.5Ag0.7Cu0.1RExNi/Cu钎焊接头恒温电迁移行为研究
发布时间：2021-12-11 21:37
电子产品的微型化及高性能化驱使集成电路尺寸持续减小,作为微连接和导电桥梁的焊料凸点的尺寸也急剧减小,导致互连焊点中的电流密度的持续增长,达到或超过了互连焊点内部会发生电迁移临界电流密度。电迁移会引发焊点阳极界面间金属化合物（IMC）增厚以及阴极产生孔洞、裂纹等问题,严重地降低了钎焊接头的可靠性。在众多无铅钎料中,SnAgCu钎料被认为是最有希望代替SnPb钎料的产品之一,开展其焊点的可靠性尤其是电迁移可靠性问题研究已成为近年来较为活跃的研究课题。本文以Sn2.5Ag0.7Cu0.1REx Ni/Cu钎焊接头作为研究对象,探究了其恒温电迁移的影响因素及发生条件,进而研究了环境条件电流密度、温度和钎料成分对Sn2.5Ag0.7Cu0.1REx Ni/Cu钎焊接头电迁移组织与性能的影响,计算了Sn2.5Ag0.7Cu0.1REx Ni/Cu钎焊接头界面IMC生长激活能,初步探讨了电迁移形成机理。结果表明:在Sn2.5Ag0.7Cu0.1RExNi/Cu钎焊接头电迁移正交试验中,电流密度对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RExNi/Cu钎焊接头电迁移试验影响最大,其次是温度,影响最小的因素为通电...
【文章来源】：河南科技大学河南省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验技术路线
由于电流密度需要达到临界电流密度从便于加工、达到临界电流密度、大性满足通电时长的要求方面进行考量。×10mm×3mm，在铜板的一侧切割 5mu0.1RExNi 钎料切割成 10mm×1mm×，钎焊完成之后，沿着焊接好后的试样所示，最终将试样切割成 20mm×0.5mm意图 (b)线切
河南科技大学硕士学位论文10图2-4 电迁移连接装置示意图Fig.2-4 Schematic diagram of electromigration connection device图 2-5 直流稳压电源 图 2-6 恒温油浴锅Fig.2-5 DC regulated power supply Fig.2-6 Constant temperature oil bath pot为了探讨 Sn2.5Ag0.7Cu0.1RExNi/Cu 钎焊接头下电迁移现象发生的条件，重点研究了电流密度、温度、通电时长三个因素对界面 IMC 厚度的影响的影响，其中电流密度取 5×103~104A/cm2，温度取 80~160℃，通电时长取 12~72h 进行三因素三水平通电正交试验，来探究电迁移发生的条件，试验方案如表 2-1 所示。在上述试验基础上进行单因素试验，其中电流密度取 5×103A/cm2、7.5×103A/cm2、104A/cm2，温度取 80℃、120℃、160℃
【参考文献】：
期刊论文
[1]微焊点Cu/SAC305/Cu固-液界面反应及电迁移行为[J]. 李雪梅,孙凤莲,张浩,辛瞳. 焊接学报. 2016(09)
[2]磁场对Sn-0.3Ag-0.7Cu焊点显微组织及性能影响研究[J]. 马立民,田雨,左勇,郭福. 电子元件与材料. 2016(04)
[3]Sn-Ag-Cu无铅钎焊接头的电迁移行为研究[J]. 赵永猛,闫焉服,马士涛,葛营. 焊接技术. 2015(10)
[4]Cu/Sn-58Bi/Ni焊点液-固电迁移下Cu和Ni的交互作用[J]. 黄明亮,冯晓飞,赵建飞,张志杰. 中国有色金属学报. 2015(04)
[5]Sn-Ag-Cu系无铅钎料的研究进展[J]. 孙磊,张亮. 电焊机. 2014(12)
[6]热循环条件下Sn基钎料接头电迁移行为研究[J]. 姚佳,郭福,左勇,马立民. 电子元件与材料. 2013(03)
[7]Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊点电迁移过程中界面应力演变的研究[J]. 何洪文,赵海燕,马立民,徐广臣,郭福. 稀有金属材料与工程. 2012(S2)
[8]电迁移极性效应及其对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊点拉伸性能的影响[J]. 姚健,卫国强,石永华,谷丰. 中国有色金属学报. 2011(12)
[9]电迁移促进Cu/Sn-58Bi/Cu焊点阳极界面Bi层形成的机理分析[J]. 何洪文,徐广臣,郭福. 焊接学报. 2010(10)
[10]三种典型Sn-Ag-Cu无铅钎料的组织和性能研究[J]. 尹立孟,刘亮岐,杨艳. 电子元件与材料. 2010(05)
博士论文
[1]微互连焊点液—固电迁移行为与机理研究[D]. 张志杰.大连理工大学 2016
[2]过饱和银铜锌锡钎料的镀覆制备及其钎焊工艺性研究[D]. 王星星.机械科学研究总院 2015
[3]结构和组织不均匀性对无铅微焊点电迁移行为影响的研究[D]. 岳武.华南理工大学 2014
[4]稀土Pr和Nd对SnAgCu无铅钎料组织与性能影响研究[D]. 皋利利.南京航空航天大学 2012
[5]电迁移作用下无铅焊点中的交互作用及界面反应研究[D]. 陈雷达.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]稀土添加对Sn-Ag-Cu和Sn-Bi-Cu无铅钎料组织和性能的影响[D]. 赵雪梅.合肥工业大学 2015
[2]Ga对低银Sn-Ag-Cu无铅钎料的组织和性能的影响[D]. 罗冬雪.南京航空航天大学 2015
[3]时效条件下微焊点的界面形貌变化及其对性能影响的仿真研究[D]. 王立全.华中科技大学 2013
[4]微互连焊点电迁移失效机理研究[D]. 秦敬凯.哈尔滨工业大学 2012
[5]Sn-0.7Cu无铅钎料液态物性及熔体电泳机制的研究[D]. 刘梁.大连理工大学 2012
[6]电迁移作用下无铅微电子封装焊点可靠性研究[D]. 姚健.华南理工大学 2012
[7]电迁移条件下无铅焊点基体溶解的研究[D]. 潘松.大连理工大学 2012
[8]纳米Ni增强Sn-Cu-Ag亚共晶钎料的搅拌钎焊研究[D]. 李镇康.重庆理工大学 2012
[9]低银SnAgCu系无铅钎料的研究[D]. 万忠华.华南理工大学 2011
[10]无铅电子封装微互连焊点中的热时效和电迁移及尺寸效应研究[D]. 杨艳.华南理工大学 2010
本文编号：3535443
【文章来源】：河南科技大学河南省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验技术路线
由于电流密度需要达到临界电流密度从便于加工、达到临界电流密度、大性满足通电时长的要求方面进行考量。×10mm×3mm，在铜板的一侧切割 5mu0.1RExNi 钎料切割成 10mm×1mm×，钎焊完成之后，沿着焊接好后的试样所示，最终将试样切割成 20mm×0.5mm意图 (b)线切
河南科技大学硕士学位论文10图2-4 电迁移连接装置示意图Fig.2-4 Schematic diagram of electromigration connection device图 2-5 直流稳压电源 图 2-6 恒温油浴锅Fig.2-5 DC regulated power supply Fig.2-6 Constant temperature oil bath pot为了探讨 Sn2.5Ag0.7Cu0.1RExNi/Cu 钎焊接头下电迁移现象发生的条件，重点研究了电流密度、温度、通电时长三个因素对界面 IMC 厚度的影响的影响，其中电流密度取 5×103~104A/cm2，温度取 80~160℃，通电时长取 12~72h 进行三因素三水平通电正交试验，来探究电迁移发生的条件，试验方案如表 2-1 所示。在上述试验基础上进行单因素试验，其中电流密度取 5×103A/cm2、7.5×103A/cm2、104A/cm2，温度取 80℃、120℃、160℃
【参考文献】：
期刊论文
[1]微焊点Cu/SAC305/Cu固-液界面反应及电迁移行为[J]. 李雪梅,孙凤莲,张浩,辛瞳. 焊接学报. 2016(09)
[2]磁场对Sn-0.3Ag-0.7Cu焊点显微组织及性能影响研究[J]. 马立民,田雨,左勇,郭福. 电子元件与材料. 2016(04)
[3]Sn-Ag-Cu无铅钎焊接头的电迁移行为研究[J]. 赵永猛,闫焉服,马士涛,葛营. 焊接技术. 2015(10)
[4]Cu/Sn-58Bi/Ni焊点液-固电迁移下Cu和Ni的交互作用[J]. 黄明亮,冯晓飞,赵建飞,张志杰. 中国有色金属学报. 2015(04)
[5]Sn-Ag-Cu系无铅钎料的研究进展[J]. 孙磊,张亮. 电焊机. 2014(12)
[6]热循环条件下Sn基钎料接头电迁移行为研究[J]. 姚佳,郭福,左勇,马立民. 电子元件与材料. 2013(03)
[7]Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊点电迁移过程中界面应力演变的研究[J]. 何洪文,赵海燕,马立民,徐广臣,郭福. 稀有金属材料与工程. 2012(S2)
[8]电迁移极性效应及其对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊点拉伸性能的影响[J]. 姚健,卫国强,石永华,谷丰. 中国有色金属学报. 2011(12)
[9]电迁移促进Cu/Sn-58Bi/Cu焊点阳极界面Bi层形成的机理分析[J]. 何洪文,徐广臣,郭福. 焊接学报. 2010(10)
[10]三种典型Sn-Ag-Cu无铅钎料的组织和性能研究[J]. 尹立孟,刘亮岐,杨艳. 电子元件与材料. 2010(05)
博士论文
[1]微互连焊点液—固电迁移行为与机理研究[D]. 张志杰.大连理工大学 2016
[2]过饱和银铜锌锡钎料的镀覆制备及其钎焊工艺性研究[D]. 王星星.机械科学研究总院 2015
[3]结构和组织不均匀性对无铅微焊点电迁移行为影响的研究[D]. 岳武.华南理工大学 2014
[4]稀土Pr和Nd对SnAgCu无铅钎料组织与性能影响研究[D]. 皋利利.南京航空航天大学 2012
[5]电迁移作用下无铅焊点中的交互作用及界面反应研究[D]. 陈雷达.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]稀土添加对Sn-Ag-Cu和Sn-Bi-Cu无铅钎料组织和性能的影响[D]. 赵雪梅.合肥工业大学 2015
[2]Ga对低银Sn-Ag-Cu无铅钎料的组织和性能的影响[D]. 罗冬雪.南京航空航天大学 2015
[3]时效条件下微焊点的界面形貌变化及其对性能影响的仿真研究[D]. 王立全.华中科技大学 2013
[4]微互连焊点电迁移失效机理研究[D]. 秦敬凯.哈尔滨工业大学 2012
[5]Sn-0.7Cu无铅钎料液态物性及熔体电泳机制的研究[D]. 刘梁.大连理工大学 2012
[6]电迁移作用下无铅微电子封装焊点可靠性研究[D]. 姚健.华南理工大学 2012
[7]电迁移条件下无铅焊点基体溶解的研究[D]. 潘松.大连理工大学 2012
[8]纳米Ni增强Sn-Cu-Ag亚共晶钎料的搅拌钎焊研究[D]. 李镇康.重庆理工大学 2012
[9]低银SnAgCu系无铅钎料的研究[D]. 万忠华.华南理工大学 2011
[10]无铅电子封装微互连焊点中的热时效和电迁移及尺寸效应研究[D]. 杨艳.华南理工大学 2010
本文编号：3535443
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