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(diǎn)特征尺寸持續(xù)減小。同時(shí),芯片高功率的特性會(huì)造成嚴(yán)重的焦耳熱問題,使焊點(diǎn)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(diǎn)的界面反應(yīng),使焊點(diǎn)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(huì)對焊點(diǎn)可靠性產(chǎn)生影響,進(jìn)而影響其服役性能。同時(shí),焊點(diǎn)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(diǎn)中β-Sn以單一或數(shù)個(gè)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(diǎn)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(diǎn)的微觀組織形貌演變及取向特點(diǎn)具有重要意義。本文以焊點(diǎn)高度為7μm的Cu/Sn/Cu、Cu/Sn/Ni微焊點(diǎn)為研究對象,研究焊點(diǎn)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(diǎn)的組織形貌演變與晶體取向特點(diǎn)。同時(shí),對樣品分別進(jìn)行200 h、400 h、600 h、800 h的110℃等溫時(shí)效處理,對比熱遷移效應(yīng)對焊點(diǎn)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(xué)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(xué)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(diǎn)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(diǎn)特征尺寸極大縮小，焊點(diǎn)中的金屬原子通過擴(kuò)散形式而發(fā)生的界面反應(yīng)愈加激烈。焊點(diǎn)界面反應(yīng)生成界面IMC，IMC為硬脆相，其性質(zhì)對焊點(diǎn)的物理及力學(xué)性能有極大影響。尤其是，當(dāng)焊點(diǎn)只有幾十個(gè)微米甚至幾個(gè)微米的高度時(shí)，整個(gè)焊點(diǎn)可以完全轉(zhuǎn)化為IMC組織。適當(dāng)厚度的IMC可以使焊點(diǎn)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(huì)降低焊點(diǎn)的性能。但當(dāng)焊點(diǎn)完全轉(zhuǎn)變?yōu)镮MC組織時(shí)，焊點(diǎn)的性能可能會(huì)進(jìn)一步發(fā)生變化。同時(shí)，IMC界面及晶粒形貌的轉(zhuǎn)變，會(huì)對焊點(diǎn)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(diǎn)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(huì)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(diǎn)的界面IMC會(huì)發(fā)生非對稱性生長。Zhao等[35]將Cu/Sn/Cu焊點(diǎn)置于加熱板上，在250℃回流溫度下處理不同時(shí)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(shí)效狀態(tài)下的焊點(diǎn)組織演變進(jìn)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(shí)IMC演變[35]Fig.1-2EvolutionofIMCunderthermomigration

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖1-3時(shí)效時(shí)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(diǎn)的界面反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，焊點(diǎn)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(shí)間處理時(shí)，整個(gè)焊點(diǎn)會(huì)完全轉(zhuǎn)變?yōu)镃u3Sn組織。如圖1-4所示，焊點(diǎn)是在340℃的溫度條件下，分別回流10min、40min、60min、90min、240min與480min時(shí)組織形貌的演變。通過圖1-4可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)回流時(shí)間達(dá)到480min時(shí)，焊點(diǎn)徹底轉(zhuǎn)變?yōu)镃u3Sn組織。圖1-4焊點(diǎn)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(diǎn)。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(huì)發(fā)生一定程度

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



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