微觀組織和晶粒取向?qū)o(wú)鉛釬料焊點(diǎn)可靠性的影響.pdf

1、芯片封裝中的焊點(diǎn)不僅起著保護(hù)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(jìn)，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(diǎn)所承受的電流密度越來(lái)越大，當(dāng)電流密度達(dá)到一定的數(shù)值，焊點(diǎn)內(nèi)部將出現(xiàn)電遷移。電遷移會(huì)導(dǎo)致化合物遷移和裂紋的生成，這些都會(huì)影響焊點(diǎn)的壽命。由于電流密度過(guò)大，會(huì)在焊點(diǎn)內(nèi)部產(chǎn)生較高的焦耳熱使焊點(diǎn)溫度升高，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，高

2、溫會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)界面化合物變厚，同時(shí)也會(huì)使Ag3Sn粗化，從而使焊點(diǎn)的脆性變大。
　　本文首先設(shè)計(jì)了倒裝芯片結(jié)構(gòu)，采用300μm的SAC305焊球進(jìn)行互連。同時(shí)本文搭建了回流焊實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和電遷移實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，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(duì)芯片互連結(jié)構(gòu)通大電流使焊點(diǎn)熔化，然后將電流調(diào)小，使焊點(diǎn)在通直流電的情況下重新凝固，研究了電流對(duì)焊點(diǎn)的凝固過(guò)程的影響。對(duì)單晶焊點(diǎn)進(jìn)行電遷移實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)單晶焊點(diǎn)的化合物遷

3、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(kuò)散速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于a軸和b軸。隨著通電時(shí)間的增加，焊點(diǎn)的晶粒會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象，這是由空位濃度差產(chǎn)生的扭矩導(dǎo)致的。
　　對(duì)倒裝焊點(diǎn)進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)，焊點(diǎn)在老化過(guò)程中，界面化合物(Cu,Ni)6Sn5會(huì)變厚，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，焊點(diǎn)內(nèi)部的Ag3Sn顆粒會(huì)粗化，并且在晶界處形成網(wǎng)狀組織。對(duì)老化后的試樣進(jìn)行電遷移實(shí)驗(yàn)，相比原始試樣的電遷移現(xiàn)象，老化后焊點(diǎn)的化合物遷移變得更少。這是因?yàn)樵诶?/p>