實(shí)時(shí)成像研究Sn-Cu釬焊界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及機(jī)制.pdf

1、本文利用同步輻射實(shí)時(shí)成像技術(shù)，在線觀測(cè)了釬焊界面金屬間化合物(IMC)生長(zhǎng)行為及演變規(guī)律，以此為基礎(chǔ)系統(tǒng)深入研究了Sn/Cu釬焊界面反應(yīng)機(jī)制。發(fā)現(xiàn)，Sn/Cu釬焊過(guò)程的保溫及冷卻階段，IMC生長(zhǎng)遵循不同的機(jī)制，經(jīng)深入研究，分別建立了保溫階段釬焊界面IMC的吞并機(jī)制模型和冷卻階段界面IMC的形貌演變模型，清晰地揭示出Sn/Cu整個(gè)釬焊界面反應(yīng)過(guò)程。同時(shí)，對(duì)影響Sn/Cu界面反應(yīng)的相關(guān)因素進(jìn)行了深入探索。研究獲得主要結(jié)論如下:
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2、.首次引入同步輻射實(shí)時(shí)成像手段在線觀測(cè)Sn/Cu釬焊過(guò)程液/固界面反應(yīng)行為。通過(guò)同步輻射實(shí)時(shí)成像觀測(cè)釬焊過(guò)程界面銅基體溶解及界面IMC的生長(zhǎng)行為，實(shí)現(xiàn)了釬焊整個(gè)過(guò)程各階段連續(xù)觀測(cè)，為完善釬焊界面反應(yīng)理論提供了直接無(wú)假設(shè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　2.發(fā)現(xiàn)，Sn/Cu釬焊保溫和冷卻階段界面IMC生長(zhǎng)遵循不同的機(jī)制。經(jīng)深入研究，分別建立了釬焊保溫階段界面IMC的吞并模型和冷卻階段界面IMC形貌演變模型，共同構(gòu)成了整個(gè)釬焊界面反應(yīng)模型。釬焊保溫階段

3、界面IMC吞并模型揭示了釬焊保溫階段界面IMC吞并行為的具體方式，確認(rèn)了釬焊保溫階段Cu基體的溶解和界面IMC的生長(zhǎng)受晶界擴(kuò)散與IMC相互吞并共同控制;釬焊冷卻階段界面IMC形貌演變模型，揭示了釬焊冷卻階段界面IMC形貌轉(zhuǎn)變的具體方式，確認(rèn)了界面Cu6Sn5 IMC小平面及棱柱狀形貌受二維形核機(jī)制控制。
　　3.基于上述Sn/Cu釬焊界面反應(yīng)理論，分別研究了與互連可靠性相關(guān)四種因素對(duì)Sn/Cu界面反應(yīng)行為影響。發(fā)現(xiàn)，含Ag釬料中的

4、Ag3Sn在釬焊保溫階段會(huì)影響近鄰Cu6Sn5之間的吞并行為，并在冷卻階段吸附在Cu6Sn5表面，從而改變了界面Cu6Sn5尺寸和形貌;釬焊液/固界面氣泡通過(guò)改變周邊釬料量的分布，從而影響銅基體的溶解與界面IMC生長(zhǎng);液/固電遷移可加速陰極界面IMC的溶解，促進(jìn)了陽(yáng)極IMC的快速生長(zhǎng)，同時(shí)電遷移也明顯加速陰極銅基體的溶解，抑制陽(yáng)極的溶解，以上過(guò)程與電流密度分布相匹配，電流密度分布越大的區(qū)域，作用越明顯;液/固熱遷移改變了銅的擴(kuò)散通量，使