Sn-8Zn-3Bi焊點微互連高度下界面反應及可靠性研究.pdf

1、電子產品的微型化進程推動倒裝芯片技術在微電子封裝中的應用并成為新一代芯片級和晶圓級等封裝形式的主流技術，細間距的晶圓級封裝要求采用高度<100μm的微焊點實現(xiàn)互連。當互連高度較小時，焊料體積與潤濕面積的比值減小，大部分焊料在回流過程將與焊盤金屬發(fā)生冶金反應，焊料層中的顯微結構和組織成份將發(fā)生很大的變化，生成的IMC 在焊點中的比例較大，導致焊點性能降低，且這種影響將隨著互連高度的減小進一步加劇。所以，研究互連高度對焊點微觀組織和可靠性影

2、響是很有必要的。
　　 本文采用Sn-8Zn-3Bi焊料研究在一次回流和老化條件下四種互連高度(100μm、50μm、20μm、10μm)的Cu/Sn-8Zn-3Bi/Cu 焊點的界面反應和微觀組織變化，并采用拉伸試驗研究微小互連高度對焊點機械性能的影響。對一次回流后Cu/Sn-8Zn-3Bi/Cu 焊點研究發(fā)現(xiàn)，在四種互連高度焊點上下兩個界面處都是形成兩種金屬間化合物，其中靠近焊料層的是一薄層表面凸凹不平的ε-CuZn5 相金

3、屬間化合物?？拷麮u基板的一層為平坦的γ-Cu5Zn8 相金屬間化合物。隨著互連高度的降低，兩側IMC的平均厚度降低，IMC所占焊點的比例增加。在焊料層中隨著互連高度的減小，焊點中富Zn 相(黑色針狀組織)的減少很顯著。另外，隨著互連高度由100μm降到50μm、20μm 最后到10μm，焊點的拉伸強度增加，而且在拉伸試驗中，四種焊點的斷裂位置都是發(fā)生在第一層IMC與焊料層之間。在老化試驗中，隨著老化時間的不斷延長，焊料體的微觀結構與組

4、織成份，界面處金屬間化合物都將發(fā)生變化。IMC的過度生長，會嚴重惡化了焊點的拉伸強度。對于同一互連高度焊點，隨老化時間的延長，焊點的抗拉強度降低；同時，對于老化相同時間的焊點，隨著互連高度的降低，焊點的抗拉強度也在減小。另外，隨著老化時間的延長，η-Cu6Sn5 相金屬間化合物開始在SOH 低的焊點中出現(xiàn)，此時，半焊點結構為Solder/η-Cu6Sn5/γ-Cu5Zn8/η-Cu6Sn5/Cu。對于拉伸試驗，隨著老化時間的延長，焊點的