本文關鍵詞：熱遷移效應對無鉛微焊點顯微組織及力學性能的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著電子產品向微型化、多功能化方向發(fā)展,電子封裝互連焊點的特征尺寸越來越小,電流密度越來越大,導致在互連微焊點中,伴隨電遷移效應產生的熱遷移效應成為影響微焊點可靠性的主要問題。為了單獨研究熱遷移現象對互連焊點可靠性的影響,本文設計了純熱遷移實驗平臺,以模擬的倒裝芯片(Flip-Chip)及3D-IC封裝互連焊點為研究對象,研究了在溫度梯度作用下互連焊點的顯微組織及對力學性能的演變。本文首先研究焊點高度分別為0.8mm和0.4mm的Cu/Sn0.7Cu/Cu焊點,在溫度梯度(TG=1250°C/cm)作用下熱遷移250、500、750h后的界面顯微組織以及力學性能的演變。結果表明:隨著熱遷移時間的增加,不同焊點高度焊點冷端都產生界面金屬間化合物(Imtermetallic compound,簡稱IMC)的堆積、熱端產生界面IMC的溶解,即熱端界面IMC不斷減薄而冷端不斷增厚的現象;并且焊點的剪切強度也隨著熱遷移時間的增加而逐漸降低,焊點的斷裂模式由韌性斷裂向脆性斷裂轉變,焊點斷裂位置逐漸從焊點中心位置向熱端界面處靠近。其次,研究了Ni/Sn/Cu焊點在Ni分別為冷、熱端條件下,溫度梯度為1250°C/cm時,熱遷移250、500、750、1000h后的界面顯微組織及力學性能的演變。研究發(fā)現:隨著熱遷移時間的增加,冷熱端的界面IMC都不斷增厚。相對于Ni為冷端時,Ni為熱端時冷熱端界面IMC增厚趨勢更為明顯。此外,剪切試驗表明:不論Ni作為冷端還是熱端,在熱遷移的作用下,隨著加載時間的增加,焊點的剪切強度都是不斷減小,斷裂模式由韌形斷裂向脆性斷裂轉變,斷裂位置也由焊點中心位置向熱端靠近。最后,通過研究小間隙Cu/Sn0.7Cu/Cu焊點(焊點高度為15μm),在TG=2000°C/cm作用下熱遷移250、500、750、1000h后的界面顯微組織和力學性能演變。結果發(fā)現:在熱遷移作用下,隨著加載時間的增加,兩端界面IMC不斷增厚。在同一加載條件下,冷端界面IMC比熱端厚。力學性能的試驗表明,試樣隨著熱遷移加載時間的增加,剪切強度逐漸減小且斷裂模式由韌形斷裂向脆性斷裂轉變,斷口的位置也是由焊點中心位置向熱端靠近。
【關鍵詞】：熱遷移效應 等溫時效 界面顯微組織 剪切強度
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN05;TG44
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 研究背景及意義11-17
• 1.1.1 電子封裝技術的發(fā)展11-13
• 1.1.2 熱遷移概念提出及理論13-15
• 1.1.3 倒裝芯片(Flip Chip)及 3D-IC封裝的熱遷移現象15-17
• 1.2 熱遷移效應的研究現狀17-23
• 1.2.1 熱遷移對有鉛釬料焊點組織結構的影響18-19
• 1.2.2 熱遷移對無鉛釬料焊點組織結構的影響19-21
• 1.2.3 焊點熱遷移尺寸效應21-22
• 1.2.4 熱遷移互連焊點可靠性22-23
• 1.3 本文的研究內容23-24
• 1.3.1 熱遷移效應對不同焊點高度焊點性能的影響23
• 1.3.2 熱遷移效應對Ni/Sn/Cu焊點擴散偶的影響23
• 1.3.3 熱遷移效應對小間隙焊點性能的影響23-24
• 第二章 研究方法與實驗過程24-30
• 2.1 實驗材料24
• 2.2 試樣制備24-27
• 2.2.1 焊點高度為 0.4mm及 0.8mm試樣制備24-26
• 2.2.2 小間隙焊點的試樣制備26-27
• 2.3 熱遷移實驗平臺的搭建及實驗過程27-28
• 2.3.1 熱遷移實驗平臺的搭建27
• 2.3.2 熱遷移實驗27-28
• 2.3.3 等溫時效實驗28
• 2.4 焊點界面IMC形貌觀察及力學性能的檢測28-30
• 2.4.1 界面IMC形貌觀察28
• 2.4.2 力學性能的檢測28-30
• 第三章 熱遷移效應對不同焊點高度焊點性能的影響30-44
• 3.1 熱遷移效應對不同焊點高度顯微組織的影響30-35
• 3.1.1 界面成分分析30-31
• 3.1.2 界面顯微組織形貌變化31-34
• 3.1.3 焊點高度為 0.8mm和 0.4mm的對比分析34-35
• 3.2 等溫時效對不同焊點高度焊點顯微組織的影響35-38
• 3.2.1 界面顯微組織形貌變化35-37
• 3.2.2 焊點高度為 0.8mm和 0.4mm的對比分析37-38
• 3.3 熱遷移效應對焊點力學性能的影響38-42
• 3.4 本章小結42-44
• 第四章 熱遷移效應對Ni/Sn/Cu焊點擴散偶的影響44-61
• 4.1 熱遷移效應對Ni/Sn/Cu焊點界面形貌演變的影響44-49
• 4.1.1 界面成分分析44-45
• 4.1.2 Ni為冷端Ni/Sn/Cu焊點界面顯微組織形貌的變化45-47
• 4.1.3 Ni為熱端Ni/Sn/Cu焊點界面顯微組織形貌的變化47-49
• 4.2 Ni/Sn/Cu焊點界面理論分析49-52
• 4.2.1 界面IMC的EDS成分分析49-50
• 4.2.2 界面IMC生長分析50-52
• 4.3 熱遷移效應對Ni/Sn/Cu焊點可靠性的影響52-60
• 4.3.1 Ni為冷端Ni/Sn/Cu焊點力學性能的變化52-55
• 4.3.2 Ni為熱端Ni /Sn/Cu焊點力學性能的變化55-57
• 4.3.3 對比分析57-60
• 4.4 本章小結60-61
• 第五章 熱遷移效應對小間隙焊點性能的影響61-73
• 5.1 熱遷移效應對小間隙焊點界面顯微組織的影響61-64
• 5.1.1 熱遷移效應對小間隙焊點界面顯微組織的影響61-63
• 5.1.2 等溫時效對小間隙焊點界面顯微組織的影響63-64
• 5.1.3 對比分析64
• 5.2 熱遷移效應對小間隙焊點力學性能的影響64-71
• 5.2.1 熱遷移效應對小間隙焊點力學性能的影響64-67
• 5.2.2 等溫時效對小間隙焊點力學性能的影響67-70
• 5.2.3 對比分析70-71
• 5.3 本章小結71-73
• 結論73-75
• 參考文獻75-83
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果83-84
• 致謝84-85
• 答辯委員會對論文的評定意見85

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本文編號：431488