Cu-Sn多層薄膜制備單IMC結(jié)構(gòu)焊點研究.pdf

1、電子元器件的高度集成是時代發(fā)展的趨勢，單個元器件的引腳數(shù)量往往高達上百個，這意味著焊點尺寸大大降低，同時電子元器件服役過程中的電遷移失效、熱應(yīng)力失效等問題對焊點性能提出了嚴峻考驗。微小焊點中 IMCs相所占焊點成分比例十分巨大，對焊點力學(xué)性能、電學(xué)性能各方面都有著巨大影響，因此有大量學(xué)者進行了全 IMC焊點的研究。傳統(tǒng)微小焊點中全 IMC成分的獲得需要很長時間，在仍然采用傳統(tǒng)共晶釬焊的方法下快速制備全 IMC焊點是一個非常值得探索的科學(xué)

2、方向，本課題采取了多層薄膜的方法，增大Cu/Sn接觸面積，縮短了Cu/Sn互擴散距離，具有重要的科學(xué)探索價值。
　　本文對多層薄膜結(jié)構(gòu)微互連焊點的制備工藝進行了系統(tǒng)的研究。首先研究了Cu/Sn單層薄膜電鍍參數(shù)及多層 Cu/Sn薄膜電鍍工藝；并研究了Cu-Cu/Sn多層薄膜-SiO2基板結(jié)構(gòu)焊點界面 IMC微觀組織結(jié)構(gòu)和組織隨溫度時間的演化規(guī)律，并對焊點結(jié)構(gòu)缺陷與焊接時間溫度的關(guān)系進行了分析；然后對焊點的剪切力學(xué)性能測試進行了研究，

3、分析了力學(xué)性能隨焊接時間變化、成分改變的變化規(guī)律，并對斷口進行了研究；最后采用EBSD對 Cu-Cu/Sn多層薄膜-誘發(fā)薄膜對接焊點中多層薄膜中生長的IMC晶粒與誘發(fā)薄膜中 Cu3Sn的晶粒取向進行了研究。
　　研究結(jié)果表明：Cu/Sn多層薄膜電鍍過程中存在不可避免的副反應(yīng)，但采取合適的電鍍工藝同樣能獲得較好的多層薄膜；多層薄膜與 Cu塊對接焊接過程中，5μm寬度焊縫在260℃、280℃、300℃下2min時均能獲得全 Cu3Sn

4、結(jié)構(gòu)焊點，10μm以上寬度焊縫在300℃10min時能獲得全 Cu3Sn結(jié)構(gòu)焊點。誘發(fā)薄膜對多層薄膜焊點內(nèi) Cu6Sn5晶粒的生長具有一定誘發(fā)作用，焊點內(nèi)出現(xiàn)少量粗大 Cu6Sn5晶粒代替之前細小多晶扇貝狀的Cu6Sn5組織。斷口分析表明多層薄膜焊點具有一定可靠的剪切強度，斷裂位置多發(fā)生在Cu/Ti界面及多層薄膜焊點內(nèi)部 IMCs界面處，屬于脆性斷裂。對 Cu3Sn誘發(fā)焊點內(nèi)微觀組織EBSD晶粒取向的研究表明，Cu6Sn5多呈細長狀，晶