單晶及多晶結構對焊點電遷移的影響.pdf

1、伴隨著電子制造水平的快速提高，電子產品逐漸向著便攜式、穿戴式方向發(fā)展，電子產品不斷縮小的特征尺寸要求芯片集成度大幅提高，高密度的輸入/輸出端口數(shù)使得互連焊點內電遷移問題越來越明顯，并且會隨著集成度的提高變得更加顯著。
　　本實驗采用倒裝芯片的封裝形式,選用直徑300μm，成分為Sn3.0Ag0.5Cu（wt％）釬料球，利用熱風焊接方法在240±5℃的條件下經過二次回流制成焊點，在凸點內平均電流密度值為7.07×103 A/cm2條

2、件下進行非原位與原位電遷移實驗。利用掃描電子顯微鏡（SEM）并結合電子背散射衍射分析技術（EBSD）對電遷移前后的焊點形貌及晶粒結構進行研究。
　　在非原位電遷移實驗中，分析得出在單晶結構焊點內，只有體擴散，焊點內化合物遷移的方向僅由凸點內部的晶粒取向控制，當電子流動的方向與β-Sn晶格c軸方向近乎平行或是夾角較小時，化合物沿電流方向遷移較快。反之，若是垂直或是夾角較大時，阻礙了化合物沿電流方向的遷移。在多晶結構焊點內，體擴散和晶

3、界擴散共同影響凸點內金屬原子的擴散路徑，多晶焊點內的晶粒取向隨機，晶界較多且蜿蜒曲折，實驗結果表明多晶結構能有效抑制化合物的快速遷移。實驗觀察到了在電遷移過程中凸點陰、陽極界面處金屬間化合物層的微觀演變，并詳細的表征了陰極界面微孔洞的出現(xiàn)、微裂紋的孕育長大和陰極界面撕裂的整個過程。利用EBSD技術對Sn3.0Ag0.5Cu凸點內的交錯孿晶結構進行了分析，得出了孿生晶界的延伸方向對化合物遷移路徑的影響，即當晶界的延伸方向與電子流動的方向近

4、乎平行時，化合物沿晶界進行大量遷移，此時晶界兩側的晶粒取向抑制原子擴散；反之，若兩者垂直或是夾角較大時，化合物遷移的方向則主要取決于晶界兩側的晶粒取向。
　　在原位電遷移實驗中，對比分析了凸點在電流加載前后界面處金屬間化合物生長的極化現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了電流的入口處與出口處是其高密度的電流聚集區(qū)，得出其陰極界面處頸部被拉長原因是頸部晶粒旋轉的結果，通過EBSD技術詳細表征了晶粒旋轉的過程，并進一步分析了晶粒旋轉的原因，即金屬原子在高密度電