Cu 6 Sn 5 增强Sn基钎料单晶焊点电迁移行为与机理研究
发布时间：2024-12-18 02:01
在全球信息化产业快速发展的今天,集成电路中元器件的数目以超出摩尔定律的速度快速增长,以满足电子产品小型化及多功能化的特点。电子产品封装密度的不断提高及元器件尺寸的减少,使得封装系统中的重要组成部分——互连焊点在服役过程承受过高的电流密度及焦耳热作用,加速焊点电迁移现象的产生。因此,电迁移成为焊点重要的可靠性问题。钎料复合的方式是提高焊点综合可靠性的有效方法之一,在钎料基体中加入Cu6Sn5增强相能够有效提高焊点的力学性能,因此选用Cu6Sn5作为增强相以提高焊点电迁移可靠性。探究Cu6Sn5增强相对焊点电迁移行为的抑制机理为本论文的研究重点之一,能够为焊点电迁移可靠性的提高提出有效方法。另外,由于无铅互连焊点中Sn为主要成分,Sn的各向异性对焊点的电迁移行为产生了重要的影响,然而Sn晶体取向的影响作用却往往被忽视。因此,系统的研究Sn晶体取向对复合钎料焊点电迁移行为影响及影响机理为本论文的另一研究重点,为更好地理解Sn晶体取向对焊点电迁移行为的影响奠定了理论...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 无铅焊点各向异性的研究现状
1.2.1 Sn晶粒的各向异性
1.2.2 焊点各向异性对可靠性的影响
1.3 电迁移的研究现状
1.3.1 电迁移及其抑制方法
1.3.2 Sn晶体取向对焊点电迁移行为的影响
1.4 复合钎料的研究现状
1.4.1 复合钎料及其焊点力学性能
1.4.2 复合钎料焊点的电迁移可靠性
1.4.3 Cu6Sn5 增强复合钎料焊点的可靠性研究
1.5 本论文的主要研究内容
第2章 实验材料及方法
2.1 实验材料及样品结构
2.1.1 材料选择
2.1.2 样品结构
2.2 样品制备
2.2.1 复合钎料制备
2.2.2 焊点制备
2.3 电迁移实验
2.3.1 微观组织演变
2.3.2 寿命测评
2.4 表征方法
第3章 Sn晶体取向对Cu6Sn5 增强Sn3.5Ag钎料焊点电迁移行为影响研究
3.1 Sn晶体取向的确定
3.2 Sn晶体c轴轴向对焊点电迁移行为的影响
3.3 电迁移过程中Sn晶体c轴轴向对焊点表面的影响
3.4 电迁移过程中Sn晶体c轴轴向对焊点内部的影响
3.5 Sn晶体取向对IMC挤出形貌的影响
3.6 本章小结
第4章 Sn晶体c轴与电流方向夹角对Cu6Sn5 增强Sn3.5Ag钎料焊点电迁移行为影响研究
4.1 Sn晶体θ角对正向观察面微观组织的影响
4.2 正向观察面不同θ角与对IMC生长规律的影响
4.2.1 不同θ角对正极基板处IMC层厚度的影响规律
4.2.2 不同θ角对钎料基体内IMC面积的影响规律
4.2.3 不同θ角与Cu扩散系数的影响关系
4.3 Sn晶体θ角对反向观察面微观组织的影响
4.4 本章小结
第5章 Cu6Sn5 增强相对Sn3.5Ag钎料焊点电迁移行为影响研究
5.1 正向观察面Cu6Sn5 增强相对焊点微观组织的影响
5.2 Cu6Sn5 增强相对IMC生长行为的影响
5.2.1 不同θ角对正极基板处IMC层厚度的影响规律
5.2.2 不同θ角对钎料基体内IMC面积的影响规律
5.3 反向观察面Cu6Sn5 增强相对焊点微观组织的影响
5.4 Cu6Sn5 增强相对焊点电迁移寿命的影响
5.5 本章小结
第6章 Cu6Sn5 增强相对Sn3.5Ag钎料焊点电迁移行为的缓解机理
6.1 钎料基体中IMC的初始生长行为
6.2 钎料基体中IMC相界面演变对电迁移的抑制作用
6.2.1 电迁移前的IMC/Sn相界面
6.2.2 电迁移初期的IMC/Sn相界面
6.2.3 电迁移后期的IMC/Sn相界面
6.3 Cu6Sn5 晶体结构对焊点电迁移的缓解作用
6.4 Cu6Sn5 增强相提高焊点电迁移可靠性的作用机理
6.4.1 Cu6Sn5 增强相阻碍Cu原子扩散作用机理
6.4.2 Cu6Sn5 增强相吸收Cu原子作用机理
6.5 本章小结
结论
主要创新点
参考文献
攻读博士学位期间的研究成果
致谢
本文编号：4016872
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 无铅焊点各向异性的研究现状
1.2.1 Sn晶粒的各向异性
1.2.2 焊点各向异性对可靠性的影响
1.3 电迁移的研究现状
1.3.1 电迁移及其抑制方法
1.3.2 Sn晶体取向对焊点电迁移行为的影响
1.4 复合钎料的研究现状
1.4.1 复合钎料及其焊点力学性能
1.4.2 复合钎料焊点的电迁移可靠性
1.4.3 Cu6Sn5 增强复合钎料焊点的可靠性研究
1.5 本论文的主要研究内容
第2章 实验材料及方法
2.1 实验材料及样品结构
2.1.1 材料选择
2.1.2 样品结构
2.2 样品制备
2.2.1 复合钎料制备
2.2.2 焊点制备
2.3 电迁移实验
2.3.1 微观组织演变
2.3.2 寿命测评
2.4 表征方法
第3章 Sn晶体取向对Cu6Sn5 增强Sn3.5Ag钎料焊点电迁移行为影响研究
3.1 Sn晶体取向的确定
3.2 Sn晶体c轴轴向对焊点电迁移行为的影响
3.3 电迁移过程中Sn晶体c轴轴向对焊点表面的影响
3.4 电迁移过程中Sn晶体c轴轴向对焊点内部的影响
3.5 Sn晶体取向对IMC挤出形貌的影响
3.6 本章小结
第4章 Sn晶体c轴与电流方向夹角对Cu6Sn5 增强Sn3.5Ag钎料焊点电迁移行为影响研究
4.1 Sn晶体θ角对正向观察面微观组织的影响
4.2 正向观察面不同θ角与对IMC生长规律的影响
4.2.1 不同θ角对正极基板处IMC层厚度的影响规律
4.2.2 不同θ角对钎料基体内IMC面积的影响规律
4.2.3 不同θ角与Cu扩散系数的影响关系
4.3 Sn晶体θ角对反向观察面微观组织的影响
4.4 本章小结
第5章 Cu6Sn5 增强相对Sn3.5Ag钎料焊点电迁移行为影响研究
5.1 正向观察面Cu6Sn5 增强相对焊点微观组织的影响
5.2 Cu6Sn5 增强相对IMC生长行为的影响
5.2.1 不同θ角对正极基板处IMC层厚度的影响规律
5.2.2 不同θ角对钎料基体内IMC面积的影响规律
5.3 反向观察面Cu6Sn5 增强相对焊点微观组织的影响
5.4 Cu6Sn5 增强相对焊点电迁移寿命的影响
5.5 本章小结
第6章 Cu6Sn5 增强相对Sn3.5Ag钎料焊点电迁移行为的缓解机理
6.1 钎料基体中IMC的初始生长行为
6.2 钎料基体中IMC相界面演变对电迁移的抑制作用
6.2.1 电迁移前的IMC/Sn相界面
6.2.2 电迁移初期的IMC/Sn相界面
6.2.3 电迁移后期的IMC/Sn相界面
6.3 Cu6Sn5 晶体结构对焊点电迁移的缓解作用
6.4 Cu6Sn5 增强相提高焊点电迁移可靠性的作用机理
6.4.1 Cu6Sn5 增强相阻碍Cu原子扩散作用机理
6.4.2 Cu6Sn5 增强相吸收Cu原子作用机理
6.5 本章小结
结论
主要创新点
参考文献
攻读博士学位期间的研究成果
致谢
本文编号：4016872
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/4016872.html
