多次回流对不同成分Sn-Pb凸点IMC生长的影响

以不同成分Sn-Pb凸点为研究对象,分析回流次数对凸点IMC生长的影响。试验结果表明,多次回流中,5Sn95Pb凸点的剪切强度变化幅度最大,其余凸点抗剪切强度波动范围较小。凸点界面处IMC层厚度值均逐渐增大,其中3Sn97Pb和5Sn95Pb凸点界面处的IMC厚度增加速度较慢。界面IMC层晶粒尺寸逐渐增大,10次回流后,3Sn97Pb和63Sn37Pb凸点界面处观测到长轴状凸起,5Sn90Pb和10Sn90Pb凸点界面处IMC层呈现出较为平坦的形态。

Sn3Ag/(001)Cu微凸点多次回流界面反应及剪切性能研究

研究了界面金属间化合物Cu_(6)Sn_(5)在多次回流过程中的微观结构和生长行为。利用场发射扫描电镜、电子背散射衍射以及同步辐射实时表征技术对界面处Cu_(6)Sn_(5)微观结构和生长行为进行表征。利用有限元软件COMSOL对焊点在多次回流过程中的热应力分布进行模拟。此外,对Cu/Sn3Ag/(001)Cu接头在多次回流过程中剪切强度的变化以及接头断裂方式进行了评估。结果表明,在多次回流过程中,Cu_(6)Sn_(5)始终处于生长-溶解的动态平衡,在升温和保温阶段为扇贝状形貌,在冷却阶段为屋顶状形貌。冷热循环引起的热应力促使择优取向的Cu_(6)Sn_(5)晶粒发生旋转,其<0001>晶向倾向朝着Cu化学势减小的方向旋转以获得最大Cu扩散能力。而且在多次回流过程中,Cu_(6)Sn_(5)层厚度由于其取向的改变出现先增加后减小再增加的趋势。随着回流次数的增加,Cu/Sn3Ag/(001)Cu接头的断裂模式会由韧性断裂转变为脆性断裂,导致接头剪切强度下降。

回流次数和Ag含量对(Au-20Sn)-xAg/Cu焊接界面组织与剪切强度的影响

以(Au-20Sn)-x Ag(x=0,0.5,1,2)作为焊料,将2块纯铜板进行回流焊接,研究回流次数与焊料中的Ag含量对(Au-20Sn)-Ag/Cu焊接界面的组织与剪切强度的影响。结果表明:一次回流焊接后,焊接界面组织由(Au,Ag,Cu)5Sn组成,回流次数增加到50次时,界面出现Cu Au层,当回流次数增加到100次时,在靠近基板一侧出现Cu3Au层。添加Ag元素可抑制焊接界面金属间化合物层的生长。一次回流焊接的界面剪切强度随焊料中Ag含量增加而逐渐提高,(Au-20Sn)-x Ag/Cu(x=0,0.5,1,2)界面的剪切强度分别为92.14,93.59,95.65和98.43MPa。剪切强度随回流次数增加而降低,降低的幅度随Ag含量增加而减小。

芯片返修回流焊可靠性改善研究进展

在微电子产品的研发过程中,由于技术要求变更或故障维修等需求,需要对已焊接完成的电路板进行芯片的返修操作,而返修过程所涉及的高温时效和多次回流必然会对芯片本身及元器件造成损坏,因此需要通过相关过程可靠性研究指导具体的返修技术。通过分析国内外研究者对于芯片返修可靠性的研究,发现高温时效与多次回流均会使得焊点界面化合物形貌及微结构发生改变,但回流次数对焊点力学性能影响较小。另外,合适的镀层、焊盘或焊球尺寸都能够改善高温时效及多次回流产生的负面影响。

微尺寸SnAg凸点的制备技术及其互连可靠性

用电镀法制备了尺寸小于100μm的面阵列Sn-3.0Ag凸点.芯片内凸点的高度一致性约1.42%,Φ100mm硅圆片内的高度一致性约3.57%,Ag元素在凸点中分布均匀.研究了不同回流次数下SnAg/Cu的界面反应和孔洞形成机理,及其对凸点连接可靠性的影响.回流过程中SnAg与Cu之间Cu6Sn5相的生长与奥氏熟化过程相似.SnAg/Cu6Sn5界面中孔洞形成的主要原因是相转变过程中发生的体积缩减.凸点的剪切强度随着回流次数的增多而增大,且多次回流后SnAg/Cu界面仍然结合牢固.Cu6Sn5/Cu平直界面中形成的孔洞对凸点的长期可靠性构成威胁.

焊球植球凸块工艺的可靠性研究

焊球植球是一种最具潜力的低成本倒装芯片凸块制作工艺。采用焊球植球工艺制作的晶圆级芯片尺寸封装芯片的凸块与芯片表面连接的可靠性问题是此类封装技术研究的重点。为此,参考JEDEC关于电子封装相关标准,建立了检验由焊球植球工艺生产的晶圆级芯片尺寸封装芯片凸块与芯片连接及凸块本身是否可靠的可靠性测试方法与判断标准。由焊球植球工艺生产的晶圆级芯片尺寸封装芯片,分别采用高温存储、热循环和多次回流进行试验,然后利用扫描电子显微镜检查芯片上凸块剖面的凸块下金属层分布和测试凸块推力大小来验证凸块的可靠性。试验数据表明焊球植球工艺生产的晶圆级芯片尺寸封装芯片具有高的封装连接可靠性。

纳米Ag颗粒/In-3Ag复合焊料的微观组织演变

通过外向法制备纳米Ag颗粒/In-3Ag复合焊料,研究在多次回流过程中,添加不同含量的纳米Ag颗粒对In-3Ag焊料焊点基体组织和界面IMC层(intermetallic compound)的影响规律,采用SEM、HRTEM、能量色散仪(EDS)和电子探针(EPMA)分别对焊点基体及IMC层的微观结构及成分进行观察和分析。研究结果表明:纳米Ag颗粒能诱发晶粒成核,多次回流后,复合焊料基体中颗粒状二次相AgIn2没有明显长大现象;通过塞积扩散通道和表面吸附效应,纳米Ag颗粒能显著抑制焊料界面IMC层在多次回流过程的生长;纳米Ag颗粒的合适添加量为0.5%(质量分数,下同),当添加1%时,颗粒团聚,导致界面处出现球形AgIn2,降低焊料的力学性能。