微電子封裝中化學(xué)鍍Ni-P薄膜研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品越來(lái)越趨于小型化，電子器件焊點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和形態(tài)也發(fā)生了的巨大變化，組裝密度大幅度提高，微電子封裝已成為當(dāng)今電子工業(yè)中最重要和最具挑戰(zhàn)的技術(shù)之一。釬料作為一種連接材料，在微電子封裝中，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，釬料合金與UBM擴(kuò)散阻擋層之間的界面反應(yīng)是影響焊點(diǎn)可靠性的關(guān)鍵所在?；瘜W(xué)鍍Ni-P是一種優(yōu)異的釬焊阻擋層材料，具有良好的可焊性，近年來(lái)在微電子封裝工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 本文通過(guò)對(duì)鋁基表面化學(xué)鍍Ni-P工藝

2、的研究，選擇適合的預(yù)處理工藝，以獲得適用于微電子封裝領(lǐng)域的、性能良好Ni-P鍍層，并對(duì)施鍍工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的可控性，對(duì)鍍層的可靠性進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)價(jià)。在獲得性能良好的化學(xué)鍍Ni-P鍍層的基礎(chǔ)上，研究化學(xué)鍍Ni-P與Sn-3.5Ag釬料之間在釬焊和時(shí)效過(guò)程中的界面反應(yīng)，以及界面處IMC生長(zhǎng)規(guī)律，并討論化學(xué)鍍Ni-P在釬焊及時(shí)效過(guò)程中的成分變化。研究結(jié)果如下： 1.對(duì)于鋁基表面的鍍前預(yù)處理，經(jīng)過(guò)對(duì)傳統(tǒng)高、中、低濃度浸鋅溶液

3、的對(duì)比，得到組成為氫氧化鈉120g/L，氧化鋅20g/L，酒石酸鉀納20g/L，三氯化鐵2g/L，硝酸鈉1g/L的中濃度浸鋅液最適合本研究；通過(guò)對(duì)比不同濃度HNO3和HC1退鋅后基體的腐蝕程度與退鋅效果，得出當(dāng)采用濃度為10％的HNO3退鋅，操作時(shí)間為5～6s時(shí)，即可退去一次浸鋅層，對(duì)基體的腐蝕程度也最輕；通過(guò)對(duì)二次浸鋅時(shí)間的研究，得到二次浸鋅30s時(shí)，鋅顆粒已基本將基體完全覆蓋，且鋅層呈單層排列。 2.通過(guò)正交試驗(yàn)的方法對(duì)蘋(píng)果

4、酸-丁二酸體系中化學(xué)鍍Ni-P鍍液成分和pH對(duì)鍍層成分及鍍速的影響的研究得出：施鍍溫度為90℃，鍍液的pH值是影響鍍層P含量和鍍速的最重要因素，其次是主鹽NiSO4和還原劑NaH2PO2的濃度，絡(luò)合劑的濃度改變對(duì)鍍速和鍍層成分的影響較小。對(duì)于選定成分的酸性(3.5

5、化明顯，pH=5.0～6.0鍍速變化很小，pH=5時(shí)鍍速達(dá)最大值21.0μm/h；主鹽NiSO4濃度由18g/L增大到28g/L，鍍層磷含量由17.2at.％逐漸降低至14at.％，鍍速由16.2μm/h逐漸升高到21μm/h后基本不變；還原劑NaH2PO2濃度由18g/L增大到28g/L，鍍層磷含量由12.9at.％逐漸增大至15.6at.％，鍍速由18μm/h增至23μm/h，在NaH2PO2濃度為26g/L時(shí)達(dá)最大值。研究所獲得的

6、鍍液穩(wěn)定性良好；鍍層與基體結(jié)合能力較好，鍍層為非晶結(jié)構(gòu)。 3.通過(guò)對(duì)磷含量分別為6.5wt.％(11.6at.％)和8.5wt.％(15.0at.％)的兩種化學(xué)鍍Ni-P層與Sn-3.5Ag釬料球在釬焊和時(shí)效過(guò)程中的界面反應(yīng)，以及界面處IMC生長(zhǎng)規(guī)律的研究得到：Sn-3.5Ag與兩種磷含量的鍍層在250℃釬焊進(jìn)行釬焊時(shí)，潤(rùn)濕角和鋪展率均隨著釬焊時(shí)間的延長(zhǎng)而略有減小，但變化很??；Sn-3.5Ag/Ni-P釬焊后界面由釬料到基體依次