無(wú)鉛焊點(diǎn)低溫超聲互連的機(jī)理及可靠性研究.pdf

1、以釬料凸點(diǎn)作為導(dǎo)電端的倒裝芯片技術(shù)，由于其能有效增加封裝密度，被廣泛的應(yīng)用于高I/O端口數(shù)集成芯片與基板間的細(xì)小間隙互連，并已被證明是一種高強(qiáng)度高可靠性的封裝工藝。但對(duì)于傳統(tǒng)的釬料凸點(diǎn)倒裝工藝如熱風(fēng)、紅外或熱板回流焊來(lái)說，為熔化釬料凸點(diǎn)而施加的高溫很可能同時(shí)造成芯片內(nèi)精密電路的熱損傷，這已被視為微電子產(chǎn)業(yè)面臨的一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。
　　然而，對(duì)于超聲連接來(lái)說，整個(gè)連接過程中器件一直處于室溫環(huán)境下，僅靠壓力和超聲振動(dòng)實(shí)現(xiàn)連接，因此可以避免

2、高溫帶來(lái)的熱損傷，同時(shí)連接時(shí)間大幅縮短并可有效控制金屬間化合物(IMCs)在連接界面的過度生長(zhǎng)，改善焊點(diǎn)的可靠性。此外，由于焊盤表面的氧化層及污染物可以在超聲振動(dòng)的作用下被去除，超聲倒裝還是一種免釬劑的互連工藝。
　　本文研究了Sn3.5Ag無(wú)鉛焊點(diǎn)低溫超聲互連的機(jī)理與可靠性，內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　　(1)無(wú)鉛焊點(diǎn)低溫超聲互連時(shí)的局部熔化現(xiàn)象：測(cè)試在超聲連接過程中連接界面及釬料體內(nèi)部的溫升情況，并在偏振光顯微鏡下觀察

3、了焊點(diǎn)內(nèi)部局部熔化區(qū)與非熔化區(qū)的微觀組織的差別，結(jié)合溫度和組織兩方面的信息證明了超聲連接時(shí)釬料凸點(diǎn)在界面處發(fā)生了局部熔化。
　　(2)無(wú)鉛焊點(diǎn)低溫超聲互連時(shí)的連接界面的冶金反應(yīng)：利用電子顯微鏡(SEM)研究了釬料與Cu基板間生成的IMCs的尺寸，形貌及分布，利用微區(qū)XRD(Micro-XRD)分析了IMCs的成分，確定超聲連接是發(fā)生了非平衡的冶金反應(yīng)生成了Cu6.26Sn5和Ag4Sn兩種金屬間化合物。此外，還發(fā)現(xiàn)Cu6.26Sn