微電子封裝從二維（2D）封裝技術(shù)向三維（3D）封裝技術(shù)發(fā)展,促使微焊點特征尺寸持續(xù)減小。同時,芯片高功率的特性會造成嚴重的焦耳熱問題,使焊點內(nèi)產(chǎn)生大的溫度梯度,誘發(fā)金屬原子發(fā)生定向遷移,即熱遷移效應(yīng)。熱遷移能夠顯著影響微焊點的界面反應(yīng),使焊點組織形貌及晶體取向發(fā)生變化。晶體組織形貌及取向的變化會對焊點可靠性產(chǎn)生影響,進而影響其服役性能。同時,焊點特征尺寸的縮小使其所包含的晶粒數(shù)目急劇減少。一方面,焊點中β-Sn以單一或數(shù)個晶粒形態(tài)分布;另一方面,界面金屬間化合物（IMC）所占比例極大提高,IMC晶粒數(shù)目卻極大減少。這使得焊點在組織與性能上存在明顯的各向異性。因此,研究熱遷移作用下微焊點的微觀組織形貌演變及取向特點具有重要意義。本文以焊點高度為7μm的Cu/Sn/Cu、Cu/Sn/Ni微焊點為研究對象,研究焊點在中值溫度110℃,溫度梯度1100℃/cm條件下,分別處理200 h、400 h、600 h、800 h后焊點的組織形貌演變與晶體取向特點。同時,對樣品分別進行200 h、400 h、600 h、800 h的110℃等溫時效處理,對比熱遷移效應(yīng)對焊點組織所產(chǎn)生的影響。主要研究結(jié)論... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：167 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

DIC[5]與3D封裝示意圖

第一章緒論71.2.4互連焊點中界面反應(yīng)研究相比較2D封裝技術(shù)，3D封裝技術(shù)使焊點特征尺寸極大縮小，焊點中的金屬原子通過擴散形式而發(fā)生的界面反應(yīng)愈加激烈。焊點界面反應(yīng)生成界面IMC，IMC為硬脆相，其性質(zhì)對焊點的物理及力學性能有極大影響。尤其是，當焊點只有幾十個微米甚至幾個微米的高度時，整個焊點可以完全轉(zhuǎn)化為IMC組織。適當厚度的IMC可以使焊點具有良好的結(jié)合性能。但是，隨著IMC厚度的增加，其硬脆性質(zhì)會降低焊點的性能。但當焊點完全轉(zhuǎn)變?yōu)镮MC組織時，焊點的性能可能會進一步發(fā)生變化。同時，IMC界面及晶粒形貌的轉(zhuǎn)變，會對焊點的性能產(chǎn)生影響。因此，研究界面反應(yīng)生成的IMC微觀組織的性質(zhì)具有重要意義。Cu/Sn互連焊點是最常用的一種體系。在回流過程及相關(guān)熱處理中，Cu與Sn會發(fā)生界面反應(yīng)，生成Cu6Sn5與Cu3Sn兩種界面IMC組織。熱遷移作用下，Cu/Sn焊點的界面IMC會發(fā)生非對稱性生長。Zhao等[35]將Cu/Sn/Cu焊點置于加熱板上，在250℃回流溫度下處理不同時間，觀察冷、熱兩端面界面IMC組織的形貌演變。結(jié)果表明，冷熱兩端界面IMC發(fā)生非對稱生長，如圖1-2所示，并與時效狀態(tài)下的焊點組織演變進行對比，如圖1-3所示，更加說明IMC組織不對稱生長的特性。圖1-2熱遷移時IMC演變[35]Fig.1-2EvolutionofIMCunderthermomigration

華南理工大學碩士學位論文8圖1-3時效時IMC演變[35]Fig.1-3EvolutionofIMCunderagingLi等[36]采用TLP形式的釬焊方式，研究了Cu/Sn/Cu焊點的界面反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，焊點界面的Cu6Sn5與Cu3Sn在形貌、生長行為等方面存在較大差異。并且，在存在足夠回流時間處理時，整個焊點會完全轉(zhuǎn)變?yōu)镃u3Sn組織。如圖1-4所示，焊點是在340℃的溫度條件下，分別回流10min、40min、60min、90min、240min與480min時組織形貌的演變。通過圖1-4可發(fā)現(xiàn)，當回流時間達到480min時，焊點徹底轉(zhuǎn)變?yōu)镃u3Sn組織。圖1-4焊點組織形貌演變[36]Fig.1-4EvolutionofmorphologyinsolderjointNi基與Sn基釬料都具有良好的潤濕性，通過界面反應(yīng)能形成優(yōu)良性能的焊點。回流釬焊及后續(xù)服役過程中，基板金屬原子在熱流或濃度梯度的驅(qū)使下，會發(fā)生一定程度

【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱遷移對Cu/Sn/Cu焊點液-固界面Cu6Sn5生長動力學的影響[J]. 趙寧,鐘毅,黃明亮,馬海濤,劉小平.  物理學報. 2015(16)



本文編號：3271988