Cu-Sn多層薄膜制備單IMC結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)研究.pdf

1、電子元器件的高度集成是時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，單個(gè)元器件的引腳數(shù)量往往高達(dá)上百個(gè)，這意味著焊點(diǎn)尺寸大大降低，同時(shí)電子元器件服役過程中的電遷移失效、熱應(yīng)力失效等問題對(duì)焊點(diǎn)性能提出了嚴(yán)峻考驗(yàn)。微小焊點(diǎn)中 IMCs相所占焊點(diǎn)成分比例十分巨大，對(duì)焊點(diǎn)力學(xué)性能、電學(xué)性能各方面都有著巨大影響，因此有大量學(xué)者進(jìn)行了全 IMC焊點(diǎn)的研究。傳統(tǒng)微小焊點(diǎn)中全 IMC成分的獲得需要很長(zhǎng)時(shí)間，在仍然采用傳統(tǒng)共晶釬焊的方法下快速制備全 IMC焊點(diǎn)是一個(gè)非常值得探索的科學(xué)

2、方向，本課題采取了多層薄膜的方法，增大Cu/Sn接觸面積，縮短了Cu/Sn互擴(kuò)散距離，具有重要的科學(xué)探索價(jià)值。
　　本文對(duì)多層薄膜結(jié)構(gòu)微互連焊點(diǎn)的制備工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。首先研究了Cu/Sn單層薄膜電鍍參數(shù)及多層 Cu/Sn薄膜電鍍工藝；并研究了Cu-Cu/Sn多層薄膜-SiO2基板結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)界面 IMC微觀組織結(jié)構(gòu)和組織隨溫度時(shí)間的演化規(guī)律，并對(duì)焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)缺陷與焊接時(shí)間溫度的關(guān)系進(jìn)行了分析；然后對(duì)焊點(diǎn)的剪切力學(xué)性能測(cè)試進(jìn)行了研究，

3、分析了力學(xué)性能隨焊接時(shí)間變化、成分改變的變化規(guī)律，并對(duì)斷口進(jìn)行了研究；最后采用EBSD對(duì) Cu-Cu/Sn多層薄膜-誘發(fā)薄膜對(duì)接焊點(diǎn)中多層薄膜中生長(zhǎng)的IMC晶粒與誘發(fā)薄膜中 Cu3Sn的晶粒取向進(jìn)行了研究。
　　研究結(jié)果表明：Cu/Sn多層薄膜電鍍過程中存在不可避免的副反應(yīng)，但采取合適的電鍍工藝同樣能獲得較好的多層薄膜；多層薄膜與 Cu塊對(duì)接焊接過程中，5μm寬度焊縫在260℃、280℃、300℃下2min時(shí)均能獲得全 Cu3Sn

4、結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)，10μm以上寬度焊縫在300℃10min時(shí)能獲得全 Cu3Sn結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)。誘發(fā)薄膜對(duì)多層薄膜焊點(diǎn)內(nèi) Cu6Sn5晶粒的生長(zhǎng)具有一定誘發(fā)作用，焊點(diǎn)內(nèi)出現(xiàn)少量粗大 Cu6Sn5晶粒代替之前細(xì)小多晶扇貝狀的Cu6Sn5組織。斷口分析表明多層薄膜焊點(diǎn)具有一定可靠的剪切強(qiáng)度，斷裂位置多發(fā)生在Cu/Ti界面及多層薄膜焊點(diǎn)內(nèi)部 IMCs界面處，屬于脆性斷裂。對(duì) Cu3Sn誘發(fā)焊點(diǎn)內(nèi)微觀組織EBSD晶粒取向的研究表明，Cu6Sn5多呈細(xì)長(zhǎng)狀，晶