微球超聲鍵合中銅錫化合物形成機(jī)制與可靠性研究.pdf

1、電子器件的小型化和高密度集成發(fā)展對(duì)封裝行業(yè)提出了更多的挑戰(zhàn)，其中倒裝互連封裝技術(shù)雖然得到了廣泛的應(yīng)用卻仍然存在諸多可靠性問(wèn)題。超聲鍵合倒裝互連封裝技術(shù)由于具有焊接時(shí)間短、對(duì)于器件熱損傷小及焊點(diǎn)界面局部加熱應(yīng)力失配小等優(yōu)勢(shì)，獲得業(yè)界極大關(guān)注。在超聲鍵合過(guò)程中，界面銅錫化合物的形成與生長(zhǎng)是互連焊點(diǎn)形成可靠機(jī)械連接與電氣導(dǎo)通的關(guān)鍵，因此成為超聲鍵合技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為此本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)與半定量計(jì)算，著重分析了微球超聲鍵合初始階段 Cu焊盤(pán)側(cè)界

2、面 Cu-Sn化合物的生長(zhǎng)形貌、物相種類(lèi)、化合物生長(zhǎng)順序及化合物分布對(duì)互連點(diǎn)可靠性的影響。
　　本文首先設(shè)計(jì)了針對(duì)17×17 mm2的BGA器件（256個(gè)釬料凸點(diǎn)）與印制電路板（PCB）超聲鍵合的方形帶凹口的焊頭和焊架，進(jìn)而成功搭建了超聲鍵合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為微球超聲焊接機(jī)理和可靠性的研究提供了設(shè)備保證。
　　其次，根據(jù) Cu焊盤(pán)側(cè)界面 Cu-Sn化合物的生長(zhǎng)形貌、尺寸和結(jié)構(gòu)分析將所形成化合物分為三個(gè)區(qū)域；結(jié)合 EDS和AES兩種

3、元素成分分析手段建立了半定量計(jì)算模型，并由微區(qū) XRD分析確定了Cu焊盤(pán)側(cè)界面 Cu6Sn5和Cu3Sn相的存在和分布；提出超聲鍵合過(guò)程中 Cu界面先形成 Cu3Sn相，隨后局部轉(zhuǎn)化為非均勻 Cu6Sn5相的觀點(diǎn)；提出了助焊劑對(duì)Cu3Sn相形成有輔助作用；提出Cu6Sn5相在超聲空化作用和熱效應(yīng)的影響下，由區(qū)域 I逐漸向區(qū)域II和III過(guò)渡的規(guī)律。
　　再次，比較了釬料凸臺(tái)與單晶 Cu和多晶 Cu兩種基板在超聲鍵合時(shí)產(chǎn)生的界面化合