釬料-基體界面IMC的生長(zhǎng)變形機(jī)制.pdf

1、隨著電子產(chǎn)品向更集成性、更便捷的方向發(fā)展，電子封裝也向著高密度互連方向發(fā)展，微互連的焊點(diǎn)尺寸日益減小，金屬間化合物作為釬料/基體的中間層起到一個(gè)連接的作用，而高密度封裝導(dǎo)致差的散熱使得IMC在整個(gè)封裝焊點(diǎn)中的體積比相對(duì)增大，因此研究釬料/基體界面IMC的生長(zhǎng)變形機(jī)制會(huì)顯得尤為重要。
　　在釬料和基板中加入一定量的Zn元素發(fā)現(xiàn)，在釬料中隨著Zn元素含量的增加，釬料在銅基板上的潤(rùn)濕性將會(huì)變差，當(dāng)含量為0.8％時(shí)，釬料在基板上幾乎不潤(rùn)濕

2、，將一定量的Zn元素加入到銅基板中對(duì)釬料的潤(rùn)濕性影響較小，但當(dāng)銅基板中Zn元素含量過(guò)高時(shí)同樣會(huì)遏制釬料在基板的潤(rùn)濕鋪展。在Sn-Cu二元系熱力學(xué)計(jì)算中，在焊接初始階段界面生成Cu6Sn5所需的吉布斯自由能較Cu3Sn小，因此Cu6Sn5作為首先反應(yīng)生成的穩(wěn)定相析出，在Sn-Zn-Cu三元系中，當(dāng)釬料中Zn含量低于0.7%時(shí)，隨著含量越低，Cu6Sn5的驅(qū)動(dòng)力越大成為首先形成穩(wěn)定的相。但當(dāng)Zn含量高于0.7%時(shí)，Cu5Zn8會(huì)始終保持正值

3、，相的形成驅(qū)動(dòng)力始終在Cu6Sn5之上，成為優(yōu)先生成的相。對(duì)Sn-XZn/Cu和Sn/Cu-XZn時(shí)效發(fā)現(xiàn)，Sn-0.8Zn/Cu中IMC生長(zhǎng)所需激活能最大，因此，生成IMC的厚度最薄，而Sn/Cu中IMC生長(zhǎng)所需激活能最小，當(dāng)將Zn從釬料加入到基板時(shí)，Sn/Cu-2.27Zn中IMC生長(zhǎng)所需的激活能比Sn-0.2Zn/Cu要大，但明顯低于Sn-0.5Zn/Cu。Sn/Cu-4.87Zn界面IMC生長(zhǎng)所需的激活能介于Sn-0.8Zn/C

4、u與Sn-0.5Zn/Cu之間。對(duì)Sn–3.0Ag–0.5Cu/Cu焊接接頭在不同界面IMC/釬料結(jié)合形貌以及不同應(yīng)變速率下的斷裂方式進(jìn)行有限元模擬分析發(fā)現(xiàn)，在層狀結(jié)合形貌中，界面IMC厚度都為10μm的前提下，當(dāng)釬料厚度由30μm增大到80μm時(shí)，在0.01s-1應(yīng)變速率下，焊接接頭的斷裂方式將由混合斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔选６?s-1,30s-1應(yīng)變速率下，焊接接頭的斷裂方式都是屬于塑性斷裂；而當(dāng)釬料/界面IMC的結(jié)合形貌由層狀轉(zhuǎn)變?yōu)樯?/p>