本文關(guān)鍵詞：微觀組織和晶粒取向?qū)o鉛釬料焊點可靠性的影響

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【摘要】：芯片封裝中的焊點不僅起著保護芯片的作用,而且還起著使芯片和外部電路形成電氣連接的作用。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,芯片的封裝形式也在不斷的改進,倒裝芯片互連技術(shù)已經(jīng)成為芯片封裝的一種主要方式。隨著電子元器件的小型化和高密度化,焊點所承受的電流密度越來越大,當(dāng)電流密度達到一定的數(shù)值,焊點內(nèi)部將出現(xiàn)電遷移。電遷移會導(dǎo)致化合物遷移和裂紋的生成,這些都會影響焊點的壽命。由于電流密度過大,會在焊點內(nèi)部產(chǎn)生較高的焦耳熱使焊點溫度升高,隨著時間的延長,高溫會導(dǎo)致焊點界面化合物變厚,同時也會使Ag3Sn粗化,從而使焊點的脆性變大。本文首先設(shè)計了倒裝芯片結(jié)構(gòu),采用300μm的SAC305焊球進行互連。同時本文搭建了回流焊實驗平臺和電遷移實驗平臺,為倒裝芯片互連結(jié)構(gòu)的焊接和電遷移方面的研究提供了設(shè)備保證。對芯片互連結(jié)構(gòu)通大電流使焊點熔化,然后將電流調(diào)小,使焊點在通直流電的情況下重新凝固,研究了電流對焊點的凝固過程的影響。對單晶焊點進行電遷移實驗,發(fā)現(xiàn)單晶焊點的化合物遷移主要受Sn晶粒取向控制,Cu原子和Ni原子沿著Sn晶粒的c軸的擴散速率遠遠大于a軸和b軸。隨著通電時間的增加,焊點的晶粒會發(fā)生轉(zhuǎn)動現(xiàn)象,這是由空位濃度差產(chǎn)生的扭矩導(dǎo)致的。對倒裝焊點進行老化實驗,焊點在老化過程中,界面化合物(Cu,Ni)6Sn5會變厚,隨著時間的延長,焊點內(nèi)部的Ag3Sn顆粒會粗化,并且在晶界處形成網(wǎng)狀組織。對老化后的試樣進行電遷移實驗,相比原始試樣的電遷移現(xiàn)象,老化后焊點的化合物遷移變得更少。這是因為在老化過程中,焊點Ag3Sn顆粒和內(nèi)部組織粗化,并且在晶界處形成網(wǎng)狀組織,從而阻礙了原子的遷移路徑。另外,本文還對電遷移后的焊點進行維氏硬度測量,化合物在陽極處累積,導(dǎo)致陽極界面的硬度變大,從而使該區(qū)域塑性下降,在高低溫或者外力作用下,容易在該區(qū)域產(chǎn)生裂紋,從而使焊點失效。
【關(guān)鍵詞】：倒裝互連 晶粒取向 微觀組織 電遷移
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN405;TG454
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 研究背景及意義9
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀9-22
• 1.2.1 電遷移原理9-11
• 1.2.2 電遷移對焊點可靠性的影響11-15
• 1.2.3 熱循環(huán)對焊點可靠性的影響15-18
• 1.2.4 等溫時效對焊點可靠性的影響18-22
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容22-23
• 第2章 實驗材料及實驗方法23-30
• 2.1 引言23
• 2.2 實驗材料23-24
• 2.3 搭建實驗平臺24-25
• 2.4 實驗方法25-28
• 2.4.1 試樣制備25-26
• 2.4.2 焊點重熔實驗26-27
• 2.4.3 老化實驗27
• 2.4.4 電遷移實驗27-28
• 2.5 焊點的表征方法28-29
• 2.5.1 SEM和EBSD表征28
• 2.5.2 維氏硬度測量28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 重熔試樣及電遷移現(xiàn)象分析30-48
• 3.1 引言30
• 3.2 重熔試樣分析30-35
• 3.2.1 焦耳熱效應(yīng)34
• 3.2.2 電遷移效應(yīng)34-35
• 3.2.3 過冷度的影響35
• 3.3 重熔試樣電遷移實驗35-46
• 3.3.1 相同通電時間下的電遷移效應(yīng)35-38
• 3.3.2 不同通電時間下的電遷移效應(yīng)38-44
• 3.3.3 晶粒轉(zhuǎn)動44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 第4章 老化試樣的電遷移現(xiàn)象分析48-64
• 4.1 引言48
• 4.2 老化焊點組織分析48-53
• 4.2.1 回流焊后焊點的形貌48-49
• 4.2.2 老化對焊點微觀組織的影響49-53
• 4.3 老化后焊點電遷移實驗53-60
• 4.3.1 老化試樣和電遷移試樣對比53-55
• 4.3.2 老化后電遷移試樣分析55-57
• 4.3.3 不同老化時間的焊點電遷移行為57-60
• 4.4 老化后電遷移試樣硬度分析60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻65-71
• 致謝71

【參考文獻】

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1 徐雁允,顧根大,安閣英,李慶春;電場對Al-Cu共晶片間距的影響[J];鑄造;1991年03期

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本文編號：1079745