本文關(guān)鍵詞：熱遷移效應(yīng)對無鉛微焊點(diǎn)顯微組織及力學(xué)性能的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著電子產(chǎn)品向微型化、多功能化方向發(fā)展,電子封裝互連焊點(diǎn)的特征尺寸越來越小,電流密度越來越大,導(dǎo)致在互連微焊點(diǎn)中,伴隨電遷移效應(yīng)產(chǎn)生的熱遷移效應(yīng)成為影響微焊點(diǎn)可靠性的主要問題。為了單獨(dú)研究熱遷移現(xiàn)象對互連焊點(diǎn)可靠性的影響,本文設(shè)計了純熱遷移實(shí)驗(yàn)平臺,以模擬的倒裝芯片(Flip-Chip)及3D-IC封裝互連焊點(diǎn)為研究對象,研究了在溫度梯度作用下互連焊點(diǎn)的顯微組織及對力學(xué)性能的演變。本文首先研究焊點(diǎn)高度分別為0.8mm和0.4mm的Cu/Sn0.7Cu/Cu焊點(diǎn),在溫度梯度(TG=1250°C/cm)作用下熱遷移250、500、750h后的界面顯微組織以及力學(xué)性能的演變。結(jié)果表明:隨著熱遷移時間的增加,不同焊點(diǎn)高度焊點(diǎn)冷端都產(chǎn)生界面金屬間化合物(Imtermetallic compound,簡稱IMC)的堆積、熱端產(chǎn)生界面IMC的溶解,即熱端界面IMC不斷減薄而冷端不斷增厚的現(xiàn)象;并且焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度也隨著熱遷移時間的增加而逐漸降低,焊點(diǎn)的斷裂模式由韌性斷裂向脆性斷裂轉(zhuǎn)變,焊點(diǎn)斷裂位置逐漸從焊點(diǎn)中心位置向熱端界面處靠近。其次,研究了Ni/Sn/Cu焊點(diǎn)在Ni分別為冷、熱端條件下,溫度梯度為1250°C/cm時,熱遷移250、500、750、1000h后的界面顯微組織及力學(xué)性能的演變。研究發(fā)現(xiàn):隨著熱遷移時間的增加,冷熱端的界面IMC都不斷增厚。相對于Ni為冷端時,Ni為熱端時冷熱端界面IMC增厚趨勢更為明顯。此外,剪切試驗(yàn)表明:不論Ni作為冷端還是熱端,在熱遷移的作用下,隨著加載時間的增加,焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度都是不斷減小,斷裂模式由韌形斷裂向脆性斷裂轉(zhuǎn)變,斷裂位置也由焊點(diǎn)中心位置向熱端靠近。最后,通過研究小間隙Cu/Sn0.7Cu/Cu焊點(diǎn)(焊點(diǎn)高度為15μm),在TG=2000°C/cm作用下熱遷移250、500、750、1000h后的界面顯微組織和力學(xué)性能演變。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在熱遷移作用下,隨著加載時間的增加,兩端界面IMC不斷增厚。在同一加載條件下,冷端界面IMC比熱端厚。力學(xué)性能的試驗(yàn)表明,試樣隨著熱遷移加載時間的增加,剪切強(qiáng)度逐漸減小且斷裂模式由韌形斷裂向脆性斷裂轉(zhuǎn)變,斷口的位置也是由焊點(diǎn)中心位置向熱端靠近。
【關(guān)鍵詞】：熱遷移效應(yīng) 等溫時效 界面顯微組織 剪切強(qiáng)度
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN05;TG44
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 研究背景及意義11-17
• 1.1.1 電子封裝技術(shù)的發(fā)展11-13
• 1.1.2 熱遷移概念提出及理論13-15
• 1.1.3 倒裝芯片(Flip Chip)及 3D-IC封裝的熱遷移現(xiàn)象15-17
• 1.2 熱遷移效應(yīng)的研究現(xiàn)狀17-23
• 1.2.1 熱遷移對有鉛釬料焊點(diǎn)組織結(jié)構(gòu)的影響18-19
• 1.2.2 熱遷移對無鉛釬料焊點(diǎn)組織結(jié)構(gòu)的影響19-21
• 1.2.3 焊點(diǎn)熱遷移尺寸效應(yīng)21-22
• 1.2.4 熱遷移互連焊點(diǎn)可靠性22-23
• 1.3 本文的研究內(nèi)容23-24
• 1.3.1 熱遷移效應(yīng)對不同焊點(diǎn)高度焊點(diǎn)性能的影響23
• 1.3.2 熱遷移效應(yīng)對Ni/Sn/Cu焊點(diǎn)擴(kuò)散偶的影響23
• 1.3.3 熱遷移效應(yīng)對小間隙焊點(diǎn)性能的影響23-24
• 第二章 研究方法與實(shí)驗(yàn)過程24-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料24
• 2.2 試樣制備24-27
• 2.2.1 焊點(diǎn)高度為 0.4mm及 0.8mm試樣制備24-26
• 2.2.2 小間隙焊點(diǎn)的試樣制備26-27
• 2.3 熱遷移實(shí)驗(yàn)平臺的搭建及實(shí)驗(yàn)過程27-28
• 2.3.1 熱遷移實(shí)驗(yàn)平臺的搭建27
• 2.3.2 熱遷移實(shí)驗(yàn)27-28
• 2.3.3 等溫時效實(shí)驗(yàn)28
• 2.4 焊點(diǎn)界面IMC形貌觀察及力學(xué)性能的檢測28-30
• 2.4.1 界面IMC形貌觀察28
• 2.4.2 力學(xué)性能的檢測28-30
• 第三章 熱遷移效應(yīng)對不同焊點(diǎn)高度焊點(diǎn)性能的影響30-44
• 3.1 熱遷移效應(yīng)對不同焊點(diǎn)高度顯微組織的影響30-35
• 3.1.1 界面成分分析30-31
• 3.1.2 界面顯微組織形貌變化31-34
• 3.1.3 焊點(diǎn)高度為 0.8mm和 0.4mm的對比分析34-35
• 3.2 等溫時效對不同焊點(diǎn)高度焊點(diǎn)顯微組織的影響35-38
• 3.2.1 界面顯微組織形貌變化35-37
• 3.2.2 焊點(diǎn)高度為 0.8mm和 0.4mm的對比分析37-38
• 3.3 熱遷移效應(yīng)對焊點(diǎn)力學(xué)性能的影響38-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第四章 熱遷移效應(yīng)對Ni/Sn/Cu焊點(diǎn)擴(kuò)散偶的影響44-61
• 4.1 熱遷移效應(yīng)對Ni/Sn/Cu焊點(diǎn)界面形貌演變的影響44-49
• 4.1.1 界面成分分析44-45
• 4.1.2 Ni為冷端Ni/Sn/Cu焊點(diǎn)界面顯微組織形貌的變化45-47
• 4.1.3 Ni為熱端Ni/Sn/Cu焊點(diǎn)界面顯微組織形貌的變化47-49
• 4.2 Ni/Sn/Cu焊點(diǎn)界面理論分析49-52
• 4.2.1 界面IMC的EDS成分分析49-50
• 4.2.2 界面IMC生長分析50-52
• 4.3 熱遷移效應(yīng)對Ni/Sn/Cu焊點(diǎn)可靠性的影響52-60
• 4.3.1 Ni為冷端Ni/Sn/Cu焊點(diǎn)力學(xué)性能的變化52-55
• 4.3.2 Ni為熱端Ni /Sn/Cu焊點(diǎn)力學(xué)性能的變化55-57
• 4.3.3 對比分析57-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第五章 熱遷移效應(yīng)對小間隙焊點(diǎn)性能的影響61-73
• 5.1 熱遷移效應(yīng)對小間隙焊點(diǎn)界面顯微組織的影響61-64
• 5.1.1 熱遷移效應(yīng)對小間隙焊點(diǎn)界面顯微組織的影響61-63
• 5.1.2 等溫時效對小間隙焊點(diǎn)界面顯微組織的影響63-64
• 5.1.3 對比分析64
• 5.2 熱遷移效應(yīng)對小間隙焊點(diǎn)力學(xué)性能的影響64-71
• 5.2.1 熱遷移效應(yīng)對小間隙焊點(diǎn)力學(xué)性能的影響64-67
• 5.2.2 等溫時效對小間隙焊點(diǎn)力學(xué)性能的影響67-70
• 5.2.3 對比分析70-71
• 5.3 本章小結(jié)71-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果83-84
• 致謝84-85
• 答辯委員會對論文的評定意見85

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本文編號：431488