搭接焊點(diǎn)中無(wú)鉛釬料與金屬間化合物Cu6Sn5的電遷移現(xiàn)象研究.pdf

1、焊點(diǎn)中的電遷移是影響電子封裝可靠性的關(guān)鍵因素之一。根據(jù)環(huán)保的要求，無(wú)鉛釬料取代有鉛釬料是必然的趨勢(shì)。盡管無(wú)鉛焊點(diǎn)的電遷移現(xiàn)象被業(yè)界廣泛關(guān)注，但其行為機(jī)理卻鮮有學(xué)者研究。為此本文選取Sn3.0Ag0.5Cu和Sn0.7Cu制備的無(wú)鉛搭接焊點(diǎn)作為研究對(duì)象，通過(guò)非原位及原位電遷移實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬、EBSD和EDS等手段，對(duì)電遷移中搭接焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的電流密度分布不均、釬料晶粒取向影響元素分布演化的規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　本文

2、結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的分析結(jié)果，證實(shí)了在搭接焊點(diǎn)的互聯(lián)結(jié)構(gòu)中，焊盤(pán)尖端以及焊盤(pán)末端拐點(diǎn)處，由于存在電流行進(jìn)最小路徑以及導(dǎo)體形狀急劇變化而形成電流聚集區(qū)。
　　非原位電遷移實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)了陰極焊盤(pán)減薄、金屬間化合物（IMC）的極化效應(yīng)以及電遷移積累效應(yīng)等現(xiàn)象。同時(shí)，本文通過(guò)對(duì)Sn3.0Ag0.5Cu和 Sn0.7Cu搭接焊點(diǎn)中的釬料晶粒取向以及元素分布進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了 Cu原子沿著釬料中β-Sn晶粒c軸方向以及釬料晶界快速遷移的事實(shí)，并

3、以此為依據(jù)解釋了IMC生長(zhǎng)形貌的不同傾向性、IMC陰極異常聚集、IMC厚度違反電遷移時(shí)間積累效應(yīng)的現(xiàn)象以及Cu原子在釬料中遷移路徑的差異等諸多電遷移傳統(tǒng)理論無(wú)法解釋的問(wèn)題。
　　原位電遷移實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了通電焊點(diǎn)的重熔現(xiàn)象，并在有重熔現(xiàn)象的焊點(diǎn)中發(fā)現(xiàn)了電遷移導(dǎo)致的IMC極化效應(yīng)以及陰極焊盤(pán)減薄現(xiàn)象，而在散熱較好的焊點(diǎn)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的電遷移現(xiàn)象，說(shuō)明電遷移現(xiàn)象是一種電熱耦合效應(yīng)，散熱條件的好壞同時(shí)也對(duì)電遷移失效起著關(guān)鍵性的作用。實(shí)驗(yàn)中