窄間距cusn3.0ag0.5cuni焊點(diǎn)液固界面反應(yīng)

1、碩士學(xué)位論文窄間距窄間距CuSnCuSn3.0Ag3.0Ag0.5CuNi0.5CuNi焊點(diǎn)焊點(diǎn)液固界面反應(yīng)固界面反應(yīng)LiquidsolidInterfacialReactionsinFinePitchCuSn3.0Ag0.5CuNiSolderInterconnects作者姓名：范萌學(xué)科、專業(yè)：材料學(xué)學(xué)號(hào)：21405022指導(dǎo)教師：黃明亮教授完成日期：2017年6月大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大

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

3、一步利用同步輻射實(shí)時(shí)成像技術(shù)原位對(duì)比觀察了片狀CuSAC305和CuSAC305Ni焊點(diǎn)的液固界面反應(yīng)過程，研究了CuNi交互作用對(duì)其液固界面反應(yīng)的影響，尤其是Ni原子對(duì)Cu基板上扇貝狀Cu6Sn5生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)與形貌轉(zhuǎn)變的影響機(jī)制。本論文主要研究結(jié)果如下：1.在CuNi交互作用下，100μm間距CuSAC305Ni線性焊點(diǎn)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(zhǎng)速率。250C時(shí)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(zhǎng)大、粗化轉(zhuǎn)變成棒狀；隨著溫度的升高，300C時(shí)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(zhǎng)大、粗化轉(zhuǎn)變成塊狀，并且兩側(cè)界面IMC晶粒尺寸均生長(zhǎng)粗大。原子通量控制著IMC的生長(zhǎng)，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(dǎo)致晶界面積的減小，從而使Jin減小，而長(zhǎng)時(shí)間的液固反應(yīng)后Jout保持不變，此時(shí)界面

5、IMC的生長(zhǎng)僅受Jin控制，因此表現(xiàn)出更慢的生長(zhǎng)速率。2.隨著焊點(diǎn)間距的減小，液固界面反應(yīng)過程中的CuNi交互作用更加強(qiáng)烈，對(duì)界面IMC的形貌和生長(zhǎng)都產(chǎn)生顯著影響，導(dǎo)致IMC的形貌在更短的時(shí)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(yīng)減小，因此表現(xiàn)出更慢的生長(zhǎng)速率。3.對(duì)比CuSAC305和CuSAC305Ni焊點(diǎn)221oC條

6、件下的液固界面反應(yīng)，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(shí)，Ni基板的加入使得Cu側(cè)IMC由扇貝狀隨反應(yīng)時(shí)間的增加逐步演變成細(xì)小的短棒狀，IMC晶粒平均直徑從最初的18.0μm減小到反應(yīng)20min后的5.2μm；反應(yīng)1h后，Cu側(cè)界面IMC平均厚度均無(wú)明顯變化，而Ni側(cè)界面IMC生長(zhǎng)較快，由初始的1.16μm增長(zhǎng)到38.6μm。關(guān)鍵詞：微焊點(diǎn)；液固界面反應(yīng)；CuNi交互作用；尺寸效應(yīng)；金屬間化合物