多次回流釬焊界面Cu6Sn5生長(zhǎng)演變及影響因素.pdf

1、釬焊界面出現(xiàn)合適的金屬間化合物(Intermetallic Compound，IMC)層是獲得高可靠性接頭的首要條件，對(duì)于電子封裝釬焊，界面最常見的金屬間化合物是Cu6Sn5，它的形貌、厚度等都對(duì)接頭可靠性有很大影響;而通常在電子封裝工藝流程上完成整個(gè)封裝的互連需要對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行多次回流釬焊，這對(duì)接頭的可靠性又是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，研究Cu6Sn5在多次回流焊中的生長(zhǎng)演變行為，并探究其影響因素，有助于控制界面Cu6Sn5的生長(zhǎng)，為獲得合適

2、的IMC層，提高接頭可靠性提供理論指導(dǎo)。
　　實(shí)驗(yàn)選擇了純Sn釬料在Cu基板上進(jìn)行多次回流焊，并利用同步輻射實(shí)時(shí)成像技術(shù)以及高壓空氣吹掃實(shí)驗(yàn)分析了多次回流焊各個(gè)階段Sn/Cu釬焊界面Cu6Sn5的生長(zhǎng)演變行為;同時(shí)引入Sn-0.7Cu釬料對(duì)比分析了釬料中的Cu元素的添加對(duì)界面Cu6Sn5生長(zhǎng)演變行為的影響;并單獨(dú)研究了兩個(gè)重要的回流參數(shù):保溫時(shí)間(10s/30s60s)和回流溫度(250℃/275℃/300℃)對(duì)多次回流過程中界面

3、Cu6Sn5生長(zhǎng)演變的影響。研究得出以下結(jié)論:
　　(1)在多次回流過程中，Sn/Cu釬焊界面Cu6Sn5形貌多次經(jīng)歷扇貝狀-棱柱狀-扇貝狀-棱柱狀的可逆轉(zhuǎn)變。在回流的保溫階段形成的Cu6Sn5呈現(xiàn)出扇貝狀形貌，這些扇貝狀的Cu6Sn5會(huì)在隨后的冷卻過程中長(zhǎng)成棱柱狀及小平面結(jié)構(gòu)，并在下一次回流的保溫階段重新轉(zhuǎn)變?yōu)樯蓉悹頒u6Sn5。
　　(2)隨著多次回流的進(jìn)行，Sn/Cu界面扇貝狀Cu6Sn5的生長(zhǎng)受到熟化作用控制，主要沿

4、平行于界面方向匍匐生長(zhǎng)，尺寸增大而數(shù)目減少;棱柱狀及小面狀Cu6Sn5的生長(zhǎng)主要受到界面反應(yīng)控制，傾向于沿著垂直于界面方向向液態(tài)釬料中生長(zhǎng)。
　　(3)隨著多次回流的進(jìn)行，保溫階段和冷卻階段形成的界面IMC層厚度逐漸提高;受界面反應(yīng)影響，棱柱狀Cu6Sn5生長(zhǎng)迅速，冷卻階段IMC層厚度的增長(zhǎng)更加顯著。
　　(4)在多次回流過程中，Sn0.7Cu/Cu釬焊界面Cu6Sn5同樣遵循扇貝狀-棱柱狀-扇貝狀-棱柱狀的形貌轉(zhuǎn)變，但是由