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随着电子封装不断朝着更高密度方向发展,互连焊点的几何尺寸遵由毫米级缩小到几十微米,使得互连焊点界面IMC(金属间化合物)趋向于占据更大的焊点体积份额,甚至使得互连焊点界面只包含几个IMC晶粒。在此细观尺度下,焊点的微观组织结构、IMC的生长演变以及力学性能均呈现明显的尺寸效应,这必将对微焊点结构设计、可靠性分析及寿命评估产生重要影响。焊点的微小化导致在服役过程中界面IMC的生长演变对焊点可靠性的影响越发显著。因此,研究焊点尺寸变化对微焊点界面反应的影响具有重要的意义。本文以Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu和Sn-3.0Ag-0.5Cu-0.1Ti O2/Cu两种不同成分、三种不同尺寸焊盘的互连焊点作为研究对象,系统地研究了回流焊和时效过程中焊点尺寸和Ti O2纳米颗粒掺杂对互连焊点界面微观结构、IMC厚度和IMC生长速率的影响及影响机理,其主要研究内容摘要如下:研究焊盘尺寸和Ti O2纳米颗粒掺杂对Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu微焊点在回流焊过程中界面液-固反应影响的结果表明,在回流焊过程中,随着焊盘尺寸的减小,微焊点界面IMC层厚度和柳条状IMC数量皆呈现减少的趋势。同时,掺杂Ti O2纳米颗粒后微焊点界面IMC层厚度减小。减小焊盘尺寸和Ti O2纳米颗粒掺杂均可以降低焊点IMC的生长指数,抑制界面IMC层生长。焊盘尺寸影响界面IMC层生长的原因可能主要是焊盘尺寸不同使得回流焊过程中焊点近界面区域Cu元素浓度不同,进而导致界面IMC生长速率不同。Ti O2纳米颗粒影响界面IMC生长机理可能为异相成核机制。此外,焊盘尺寸影响Ti O2掺杂抑制界面IMC生长的效果。表现为,焊盘尺寸越小,Ti O2掺杂抑制界面IMC生长的效果越显著。研究焊盘尺寸和Ti O2纳米颗粒掺杂对焊点在100℃,120℃和150℃时效条件下界面固-固反应影响的结果表明,在时效过程中,随着焊盘尺寸的减小,微焊点界面IMC层呈现变薄的趋势。微焊点界面IMC层的生长效率与焊盘尺寸呈正比关系。同时,掺杂Ti O2纳米颗粒后微焊点界面IMC层厚度减小。在时效过程中,减小焊盘尺寸和Ti O2纳米颗粒掺杂均可以提高焊点IMC层的活化能,减少原子的互扩散速率,从而抑制界面IMC层生长。焊盘尺寸影响界面IMC层生长可能主要是由于时效过程中不同焊盘尺寸的微焊点界面处组元元素的扩散速率不同导致的。掺杂Ti O2纳米颗粒抑制IMC生长机理可能为晶界钉扎机制。