Sn晶粒扩散各向异性对Cu/Sn/Ni线性焊点电迁移行为影响

发布时间：2021-04-14 21:43

　　随着3D电子封装的高速发展,微焊点的尺寸急剧减小,使得微焊点中仅存在单个或者数个Sn晶粒。Sn原子在固态下以β-Sn体心四方结构存在,表现出显著的扩散各向异性,对微焊点电迁移行为有着强烈影响。Ni由于在回流过程和Sn有着较低的反应速率而被广泛应用于电子封装中。因此,亟待研究Sn晶粒取向对典型的Cu/Sn/Ni结构线性焊点的电迁移行为影响。本论文首先采用原位电迁移实验研究了Cu/Sn/Ni线性焊点在Ni作阴极时的固-固电迁移行为,并与Cu/SAC305/Cu线性焊点进行了对比。在研究中发现Ni基板溶解理论计算值与实验值相差较大,即阴极界面处（Cu,Ni）₆Sn₅对Ni原子电迁移扩散有阻碍作用。并利用EBSD排除Sn扩散各向异性对焊点电迁移行为的影响,通过不同时效工艺控制（Cu,Ni）₆Sn₅层厚度,对（Cu,Ni）₆Sn₅阻碍Ni原子电迁移扩散行为进行研究。本论文主要结论如下:（1）在通电时间相同条件下,Ni基板的溶解量随着θ角（β-Sn晶粒的c轴与电子流动... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 微电子封装技术概述
    1.2 微电子封装技术的发展趋势
        1.2.1 电子封装的微型化趋势
        1.2.2 绿色无铅化趋势
    1.3 常见的PCB表面处理工艺
        1.3.1 OSP处理
        1.3.2 ENIG处理
        1.3.3 ENEPIG处理
    1.4 微型化带来的可靠性挑战—电迁移
        1.4.1 电迁移的物理机制
        1.4.2 原子扩散通量J
        1.4.3 微互连电迁移的研究现状
        1.4.4 Sn晶粒取向对电迁移的影响
        1.4.5 阴极界面IMC层对电迁移行为的影响
    1.5 本论文研究目的和研究内容
        1.5.1 本论文的研究目的
        1.5.2 本论文的主要研究内容
2 实验材料与实验方法
    2.1 线性焊点制备与电迁移实验测试
        2.1.1 Cu/Sn/Ni线性焊点的制备
        2.1.2 线性焊点原位电迁移实验
    2.2 微观组织形貌的观察与表征
3 Sn晶粒取向对Cu/Sn/Ni线性焊点电迁移行为影响
    3.1 引言
    3.2 Cu/Sn/Ni线性焊点
    3.3 分析讨论
        3.3.1 Sn晶粒取向对阴极Ni基板溶解的影响
        3.3.2 Sn晶粒取向对IMC聚集析出以及失效模式的影响
        3.3.3 Ni、Cu不同基板作阴极时焊点电迁移行为的对比
    3.4 本章结论
6Sn₅型IMC阻碍阴极Ni原子电迁移扩散行为">4 （Cu,Ni）₆Sn₅型IMC阻碍阴极Ni原子电迁移扩散行为
    4.1 引言
    4.2 Cu/Sn/Ni线性焊点
        4.2.1 Cu/Sn/Ni线性焊点初始形貌
        4.2.2 未时效焊点电迁移100h后微观组织形貌
        4.2.3 时效焊点电迁移100h后微观组织的演变
6Sn₅阻碍电迁移扩散机制分析">    4.3 （Cu,Ni）₆Sn₅阻碍电迁移扩散机制分析
    4.4 本章结论
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]化学镀镍镀钯浸金表面处理工艺概述及发展前景分析[J]. 郑莎,欧植夫,翟青霞,刘东.  印制电路信息. 2013(05)
[2]无铅钎料的研究开发现状[J]. 梁文杰,彭红建.  材料导报. 2011(07)
[3]电迁移致无铅钎料微互连焊点的脆性蠕变断裂行为[J]. 尹立孟,张新平.  电子学报. 2009(02)
[4]微电子器件内连接技术与材料的发展展望[J]. 陈方,杜长华,黄福祥,杜云飞.  材料导报. 2006(05)

硕士论文
[1]Sn晶粒扩散各向异性对微焊点电迁移行为影响[D]. 赵建飞.大连理工大学 2016
[2]Zn、Ni元素的添加对Cu6Sn5金属间化合物性能的影响[D]. 陈善幸.天津大学 2015



本文编号：3138067