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电迁移已成为引起电子元器件失效的一个重要可靠性问题,这是因为微型化使焊点尺寸持续减小而封装密度和功率密度持续增加,通过焊点的电流密度持续增大易导致焊点发生液/固电迁移。本论文利用同步辐射成像技术原位表征了Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)/Cu焊点的液/固电迁移行为并计算了阴极Cu基体溶解速率;研究了温度和电流密度对Cu/SAC305/Ni焊点Cu-Ni交互作用的影响;综合研究并验证了实际倒装Cu/SAC305/Cu(Ni)焊点的液/固电迁移行为与失效机理。本论文主要研究结论如下:(1)线性Cu/SAC305/Cu焊点在液/固电迁移过程中,阴极Cu基体溶解速率加快,界面生成细小的Cu6Sn5 IMC;阳极界面生成粗大的、形状不规则的Cu6Sn5 IMC;阳极界面IMC的厚度远远大于阴极界面的IMC厚度,呈现出极性效应。240℃、电流密度80 A/cm2条件下,Cu/SAC305/Cu线性焊点液/固电迁移1 h后,阴极Cu基体溶解厚度可达5.33μm;建立了阴极Cu基体溶解速率计算模型并计算得出240℃、电流密度80A/cm2条件下阴极Cu基体溶解速率可达3.99μm/h,与实验结果吻合良好。(2)线性Cu/SAC305/Ni焊点在液/固电迁移过程中,阴阳两极均生成(Cu,Ni)6Sn5IMC,越靠近Ni侧(阴极),界面(Cu,Ni)6Sn5中的Ni含量越高。液/固电迁移过程中,Cu/SAC305/Ni焊点在低电流密度条件下,J chem Cu大于J em Cu,因此J chem Cu通量占主导,表现为SAC305/Ni侧(阴极)界面IMC的厚度大于SAC305/Cu侧(阳极)界面IMC的厚度;高电流密度条件下,J chem Cu小于J em Cu,因此J em Cu通量占主导,表现为SAC305/Ni侧(阴极)界面IMC的厚度小于SAC305/Cu侧(阳极)界面IMC的厚度。(3)实际倒装Cu/SAC305/Cu无铅焊点在液/固电迁移过程中,阴极Cu引线几乎全部溶解;阳极界面上生成粗大的、形状不规则的Cu6Sn5 IMC;钎料内部析出粗大的枝晶状Cu6Sn5 IMC;阳极界面IMC平均厚度均大于阴极界面IMC平均厚度,呈现出极性效应。实际倒装Cu/SAC305/Ni无铅焊点在液/固电迁移过程中,阴极Ni UBM溶解严重,阴极界面处生成较厚(7.73μm)的(Cu0.80Ni0.20)6Sn5 IMC;阳极Cu基板几乎被全部消耗,界面上形成非常厚且粗大的(Cu0.89Ni0.11)6Sn5 IMC;钎料内部也有粗大的、形状不规则的IMC形成。热仿真分析表明,实际倒装Cu/SAC305/Cu(Ni)无铅焊点内部存在温度梯度,故存在热迁移,因此,实际倒装Cu/SAC305/Cu(Ni)无铅焊点最终的失效机理是电迁移与热迁移共同作用的结果。