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倒装焊(flip chip)已成为芯片焊接的首选工艺,其微小的互连焊点是由Sn的固溶体、共晶组织和金属问化合物(IMC)组成的复杂结构,力学性能完全不同于原始钎料。另外,电子封装中无铅钎料的完全使用已成为必然的趋势。因此,对无铅钎料焊点的微观组织及力学性能的研究有着重要的现实意义。
本文分析了长时间老化以及多次重熔条件下flip chip焊点微观组织的演变过程,同时通过深腐蚀观察了某些金属间化合物的三维形貌。测试结果表明焊点的剪切强度随老化时间的延长或重熔次数的增加变化不大,且断裂均发生在界面处靠近钎料一侧,为韧性断裂。说明SnAgCu钎料有很强的抗高温能力。
采用纳米压痕技术测量了焊点整体的硬度及弹性模量分布情况。测量结果表明:焊点内分布着高硬度区域,界面处由于有脆性IMC的存在,因此整体硬度值比焊点内的高。而弹性模量与硬度之间没有直接的关系。由于IMC的存在,使得整个焊点成为一个具有复杂机械性能的混合物,因此钎料与Au层体积之比不能太小,否则会对焊点的可靠性造成严重损害。