隨著電子器件集成度的不斷提高,電子封裝互連焊點(diǎn)尺寸持續(xù)減小。一方面,使得釬焊液-固界面反應(yīng)受釬焊條件及原子擴(kuò)散的影響更加顯著,焊點(diǎn)在一定溫度梯度下發(fā)生的金屬原子定向熱遷移行為及其對(duì)釬焊液-固界面反應(yīng)的影響亟需闡明;另一方面,導(dǎo)致Sn基無(wú)鉛微焊點(diǎn)在經(jīng)歷釬焊回流工藝后的晶粒個(gè)數(shù)迅速減少,僅形成幾個(gè)甚至一個(gè)晶粒,由有限個(gè)數(shù)晶粒引起的各向異性問(wèn)題使得微焊點(diǎn)的服役性能及可靠性面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn),如何制備出晶粒形貌及取向可控的微焊點(diǎn)陣列成為先進(jìn)封裝制造中的關(guān)鍵問(wèn)題。因此,在電子封裝微型化發(fā)展趨勢(shì)下,深入研究微焊點(diǎn)的釬焊液-固界面反應(yīng)行為、晶粒取向控制技術(shù)及相關(guān)機(jī)理,具有廣泛的理論研究和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本論文通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在焊點(diǎn)中形成一定溫度梯度,采用同步輻射原位觀察技術(shù)和電子背散射衍射技術(shù)等手段,系統(tǒng)研究了釬焊回流過(guò)程中焊點(diǎn)在溫度梯度作用下的熱遷移行為,深入分析了溫度梯度對(duì)焊點(diǎn)釬焊界面反應(yīng)及晶粒取向的影響規(guī)律和作用機(jī)制,提出了利用溫度梯度快速制備全金屬間化合物（IMC）焊點(diǎn)及調(diào)控焊點(diǎn)晶粒取向的方法。主要研究結(jié)果總結(jié)如下:1.Cu/Sn/Cu焊點(diǎn)在溫度梯度作用下,Cu原子持續(xù)從熱端向冷端熱遷移,導(dǎo)致焊點(diǎn)冷、熱... 

【文章頁(yè)數(shù)】：157 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 微電子封裝技術(shù)
    1.2 互連焊點(diǎn)釬焊液-固界面反應(yīng)
        1.2.1 液-固界面反應(yīng)概述
        1.2.2 液-固界面反應(yīng)新問(wèn)題
    1.3 互連焊點(diǎn)晶粒各向異性問(wèn)題
    1.4 互連焊點(diǎn)熱遷移行為
        1.4.1 熱遷移現(xiàn)象概述
        1.4.2 微焊點(diǎn)熱遷移行為
    1.5 同步輻射成像技術(shù)及其在封裝互連研究中的應(yīng)用
    1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容
2 樣品制備與實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 焊點(diǎn)制備
    2.2 焊點(diǎn)溫度梯度下回流實(shí)驗(yàn)
        2.2.1 焊點(diǎn)溫度梯度下液-固反應(yīng)實(shí)驗(yàn)
        2.2.2 同步輻射原位觀察實(shí)驗(yàn)
    2.3 焊點(diǎn)釬料溫度場(chǎng)模擬
        2.3.1 焊點(diǎn)溫度場(chǎng)模擬計(jì)算模型
        2.3.2 焊點(diǎn)溫度場(chǎng)模擬計(jì)算結(jié)果
    2.4 界面IMC形貌及取向表征
3 溫度梯度對(duì)焊點(diǎn)界面Cu_6Sn_5生長(zhǎng)及溶解行為的影響
    3.1 引言
    3.2 溫度梯度對(duì)界面Cu_6Sn_5生長(zhǎng)行為的影響
        3.2.1 等溫回流焊點(diǎn)液-固界面Cu_6Sn_5生長(zhǎng)行為
        3.2.2 溫度梯度下焊點(diǎn)液-固界面Cu_6Sn_5生長(zhǎng)行為
        3.2.3 界面Cu_6Sn_5生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)分析
        3.2.4 溫度梯度作用下界面Cu_6Sn_5生長(zhǎng)機(jī)制
        3.2.5 同步輻射原位觀察Cu/Sn/Cu焊點(diǎn)熱遷移行為
    3.3 溫度梯度對(duì)界面Cu_6Sn_5溶解行為的影響
        3.3.1 同步輻射原位觀察界面Cu_6Sn_5溶解行為
        3.3.2 溫度梯度作用下Cu_6Sn_5溶解動(dòng)力學(xué)
        3.3.3 溫度梯度作用下熱端Cu_6Sn_5臨界厚度
    3.4 本章小結(jié)
4 溫度梯度對(duì)Sn-Zn焊點(diǎn)界面反應(yīng)的影響
    4.1 引言
    4.2 溫度梯度對(duì)Cu/Sn-9Zn/Cu焊點(diǎn)界面反應(yīng)的影響
        4.2.1 同步輻射原位觀測(cè)Cu/Sn-9Zn/Cu焊點(diǎn)熱遷移行為
        4.2.2 焊點(diǎn)微觀形貌及晶粒取向分析
        4.2.3 界面IMC生長(zhǎng)及Cu基體溶解動(dòng)力學(xué)
        4.2.4 焊點(diǎn)熱端界面Cu_5Zn_8脫落行為分析
        4.2.5 元素Zn的傳遞熱(Q~*)計(jì)算
    4.3 溫度梯度對(duì)Cu/Sn-9Zn/Ni焊點(diǎn)界面反應(yīng)的影響
        4.3.1 等溫釬焊回流時(shí)Cu/Sn-9Zn/Ni焊點(diǎn)微觀形貌演變
        4.3.2 溫度梯度下釬焊反應(yīng)時(shí)Cu/Sn-9Zn/Ni焊點(diǎn)微觀形貌演變
        4.3.3 焊點(diǎn)界面Cu_5Zn_8生長(zhǎng)及Cu基體溶解
    4.4 溫度梯度對(duì)Cu/Sn-xZn/Cu焊點(diǎn)界面反應(yīng)的影響
        4.4.1 同步輻射原位觀察Cu/Sn-xZn/Cu焊點(diǎn)熱遷移行為
        4.4.2 焊點(diǎn)界面IMC生長(zhǎng)及Cu基體溶解動(dòng)力學(xué)分析
        4.4.3 Zn元素抑制Cu基體溶解的機(jī)理分析
    4.5 本章小結(jié)
5 溫度梯度下制備全I(xiàn)MC焊點(diǎn)研究
    5.1 引言
    5.2 溫度梯度下Ni/Sn/Ni瞬態(tài)液相焊研究
        5.2.1 同步輻射原位觀測(cè)Ni/Sn/Ni焊點(diǎn)微觀形貌變化
        5.2.2 Ni_3Sn_4生長(zhǎng)與Ni基體溶解動(dòng)力學(xué)分析
        5.2.3 窄間距全I(xiàn)MC焊點(diǎn)制備
    5.3 溫度梯度下Cu/Sn/Ni瞬態(tài)液相焊研究
        5.3.1 熱遷移與Cu-Ni交互耦合作用對(duì)焊點(diǎn)界面反應(yīng)的影響
        5.3.2 同步輻射原位觀測(cè)Cu/Sn/Ni焊點(diǎn)熱遷移行為
    5.4 本章小結(jié)
6 溫度梯度對(duì)焊點(diǎn)晶粒取向的影響
    6.1 引言
    6.2 溫度梯度對(duì)單晶(111)Cu/Sn界面Cu_6Sn_5晶粒取向的影響
        6.2.1 溫度梯度作用下Cu_6Sn_5持續(xù)外延生長(zhǎng)行為
        6.2.2 溫度梯度下制備擇優(yōu)取向全I(xiàn)MC焊點(diǎn)
    6.3 溫度梯度對(duì)Cu/SAC305/Cu焊點(diǎn)β-Sn晶粒取向的影響
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
致謝
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Role of grain orientation in the failure of Sn-based solder joints under thermomechanical fatigue[J]. Jing HAN, Hongtao CHEN and Mingyu LI ( State Key Laboratory of Advanced Welding Production Technology, Shenzhen Graduate School, Harbin Institute of Technology, Shenzhen 518055, China).  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2012(03)
[2]集成電路微互連結(jié)構(gòu)中的熱遷移[J]. 張金松,吳懿平,王永國(guó),陶媛.  物理學(xué)報(bào). 2010(06)

博士論文
[1]微型化無(wú)鉛焊點(diǎn)界面反應(yīng)及力學(xué)性能研究[D]. 楊帆.大連理工大學(xué) 2016
[2]微互連焊點(diǎn)液—固電遷移行為與機(jī)理研究[D]. 張志杰.大連理工大學(xué) 2016
[3]實(shí)時(shí)成像研究Sn/Cu釬焊界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及機(jī)制[D]. 曲林.大連理工大學(xué) 2014

碩士論文
[1]Sn晶粒擴(kuò)散各向異性對(duì)微焊點(diǎn)電遷移行為影響[D]. 趙建飛.大連理工大學(xué) 2016
[2]Cu/Sn-xZn/Cu焊點(diǎn)釬焊反應(yīng)熱遷移研究[D]. 焦婷婷.大連理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3723264