窄間距cusn3.0ag0.5cuni焊點液固界面反應

1、碩士學位論文窄間距窄間距CuSnCuSn3.0Ag3.0Ag0.5CuNi0.5CuNi焊點焊點液固界面反應固界面反應LiquidsolidInterfacialReactionsinFinePitchCuSn3.0Ag0.5CuNiSolderInterconnects作者姓名：范萌學科、專業(yè)：材料學學號：21405022指導教師：黃明亮教授完成日期：2017年6月大連理工大學DalianUniversityofTechnology大

2、連理工大學碩士學位論文I摘要隨著電子封裝焊點尺寸的持續(xù)減小，界面反應中液態(tài)釬料成分更易受到基體溶解與界面IMC生長的影響，而釬料成分的改變反過來又會影響界面反應；同時異質(zhì)基體原子的交互作用也會更加顯著，這將強烈影響微焊點的可靠性。此外，無鉛化的強制要求也使釬焊技術面臨更大的挑戰(zhàn)。本論文通過CuSAC305Ni線性焊點研究了不同溫度、不同間距焊點中的CuNi交互作用，探索了溫度和焊點間距對兩側(cè)IMC生長速率、形貌和類型轉(zhuǎn)變的影響規(guī)律；并進

3、一步利用同步輻射實時成像技術原位對比觀察了片狀CuSAC305和CuSAC305Ni焊點的液固界面反應過程，研究了CuNi交互作用對其液固界面反應的影響，尤其是Ni原子對Cu基板上扇貝狀Cu6Sn5生長動力學與形貌轉(zhuǎn)變的影響機制。本論文主要研究結果如下：1.在CuNi交互作用下，100μm間距CuSAC305Ni線性焊點在兩側(cè)界面均形成(CuNi)6Sn5型IMC，且Ni側(cè)界面IMC較Cu側(cè)具有更快的生長速率。250C時Cu側(cè)IMC晶粒

4、形貌始終保持扇貝狀，Ni側(cè)則由針狀逐漸長大、粗化轉(zhuǎn)變成棒狀；隨著溫度的升高，300C時兩側(cè)界面IMC厚度均稍有降低，Cu側(cè)界面IMC晶粒形貌由扇貝狀向六棱柱短棒狀轉(zhuǎn)變，Ni側(cè)也由棒狀逐漸長大、粗化轉(zhuǎn)變成塊狀，并且兩側(cè)界面IMC晶粒尺寸均生長粗大。原子通量控制著IMC的生長，兩側(cè)界面IMC中原子的積累依賴于Jin和Jout的差值。界面IMC晶粒尺寸的增大將導致晶界面積的減小，從而使Jin減小，而長時間的液固反應后Jout保持不變，此時界面

5、IMC的生長僅受Jin控制，因此表現(xiàn)出更慢的生長速率。2.隨著焊點間距的減小，液固界面反應過程中的CuNi交互作用更加強烈，對界面IMC的形貌和生長都產(chǎn)生顯著影響，導致IMC的形貌在更短的時間內(nèi)由扇貝狀和針狀向著更加粗大的棒狀和塊狀轉(zhuǎn)變，IMC晶粒平均直徑增加，而IMC平均厚度稍有降低。晶界面積的減小使得Jin減小，Jin和Jout的差值也相應減小，因此表現(xiàn)出更慢的生長速率。3.對比CuSAC305和CuSAC305Ni焊點221oC條

6、件下的液固界面反應，可以觀察到明顯的CuNi交互作用，兩側(cè)均形成(CuNi)6Sn5型IMC。同時，Ni基板的加入使得Cu側(cè)IMC由扇貝狀隨反應時間的增加逐步演變成細小的短棒狀，IMC晶粒平均直徑從最初的18.0μm減小到反應20min后的5.2μm；反應1h后，Cu側(cè)界面IMC平均厚度均無明顯變化，而Ni側(cè)界面IMC生長較快，由初始的1.16μm增長到38.6μm。關鍵詞：微焊點；液固界面反應；CuNi交互作用；尺寸效應；金屬間化合物