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随着电子封装技术的迅速发展,电子产品中微互连焊点的可靠性问题日益突出。本文研究以Sn-0.7Cu-0.05Ni(简称SCN)无铅钎料为基础,通过在钎料中添加不同含量的La-Ce混合稀土(MRE)制备出三明治结构的窄间隙Cu/Sn-0.7Cu-0.05Ni-xMRE/Cu微焊点,进而研究接头间隙变化和时效处理等对微焊点显微组织演变和焊点可靠性的影响;采用力学实验表征与有限元模拟结合的方法对微焊点力学性能和断裂行为的尺寸效应进行了研究。结果表明,在SCN钎料中添加0.05wt%的混合La-Ce稀土能最大限度地改善钎料的微观组织,在细化颗粒状金属间化合物(IMC)的同时还能抑制界面IMC的形成,使得此时界面IMC层最薄。同时还发现有微量Ni存在于靠近钎料的界面处,而在钎料中并没有Ni元素存在。在IMC形成的第一阶段即液相反应阶段,SCN钎料中添加的Ni原子参与反应并完全消耗,Ni原子取代了(Cu,Ni)6Sn5中的Cu原子并在Cu3Sn的界面处形成IMC。对不同高度的焊点进行125℃等温时效后发现,随时效时间的增加焊点中Cu6Sn5颗粒逐渐地粗化和破裂,界面IMC层的总厚度(Cu3Sn和Cu6Sn5层)逐渐增加。时效时间的增加还导致焊点组织中出现较多的柯肯达尔(Kirkendall)空洞。相同高度下焊点的界面IMC层厚度随时效时间的延长而增加,且呈抛物线关系,IMC的形成过程主要受原子的体扩散影响;而相同时效时间内不同高度的微互连焊点界面IMC厚度之间关系不明显。窄间隙焊点IMC层的生长速率系数随焊点的减小而增大,当焊点的间隙减小到25μm时,IMC层的生长速率系数高达9.24×10-9m/s1/2。这说明窄间隙下的焊点更容易受时效的影响而致失效。研究还表明,随着焊点高度的减小焊点内IMC层的绝对厚度变化不明显,但IMC层的厚度与焊点高度的比值(即IMC相对厚度)却随焊点的减小呈现明显的上升趋势;同样上升的还有焊点的拉伸强度。微焊点中裂纹起始位置均是在焊点两端的界面处,但断裂方式由较大高度时的准脆性断裂模式逐渐转变为窄间隙时的脆性断裂;这些由实验得到的结果在相关的有限元模拟中也得到了很好的验证。