图3.20 Cu和Cr混合层的高分辨率透射电子显微镜图像（由香港科技大学王宁教授提供）
由于前面讨论的Au/Cu/Cu-Cr凸点下金属化层上的共晶SnPb的剥落行为，人们研究了Cu/Ni（V）/Al薄膜凸点下金属化层以用于SnPb共晶焊料凸点。图3.21（a）所示为一次润湿后的焊料-薄膜界面的横截面TEM图像，从中可观察到Si、SiO2、Al和Ni（V）的双层以及Cu6 Sn5相[15]。在Cu6Sn5层中，可观察到被一小簇Cu3 Sn晶粒包围起来未反应Cu的孤立区域。在Cu3 Sn和Cu之间存在柯肯达尔孔洞。图3.21（b）所示为200℃下额外退火5 min后的界面横截面TEM图像。此时柯肯达尔孔洞和Cu3Sn不复存在，Cu6 Sn5晶粒稍微成长，但是它很好地附着在Ni（V）上。即使在220℃下经过20~40 min的退火处理，Cu6 Sn5和Ni（V）层也没有发生变化，仍然十分稳定。图3.21（c）所示为Ni（V）层及其与Cu6Sn5层界面的高分辨率图像。
当Ni含有质量分数大于7%的V时，它是抗磁性的并且可以在高的溅射速率下沉积。V可能降低了Ni的堆垛层错能，所以在图3.21（c）中能看到Ni中有大量的孪晶晶界。为什么Cu6 Sn5没转变成球状体并剥落到焊料中呢？一个合理的解释是Cu6 Sn5与Ni（V）之间的界面是一个能量十分低的界面，因此它十分稳定，不存在形态转变。
图3.21 Au/Cu/Cu-Cr凸点下金属层上的共晶SnPb焊料凸点不同处理条件下的透射电镜照片及高分辨率照片
（a）一次润湿后的焊料-薄膜界面的横截面TEM图像；（b）200℃下额外退火5 min后的界面横截面TEM照片；（c）Ni（V）层及其与Cu6Sn5层界面的高分辨率图像
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如图3.23所示，1次回流后，Cu层被反应消耗并转化为Cu6 Sn5，而Ni层则保持了最初状态。显然，在多次回流后，Cu/Ni/Al UBM层与共晶SnAgCu焊料间无法保持稳定。图3.22A l/Ni/Cu薄膜上经过1次、5次、10次和20次回流后的共晶SnAgCu焊料样品的横截面SEM背散射图像熔融的无铅焊料对Ni的溶解是不均匀的，且似乎是从Ni表面上的某些缺陷点上开始形成，随后横向扩散最终形成斑点。图3.24~分别为Al/Ni/Cu薄膜上的SnAgCu共晶焊料在260℃下退火5、10和20 min后的SEM背散射图像。......
2023-06-20
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2023-06-20
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2023-06-20
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2023-06-26
在这里将对温度超过200℃时熔融共晶SnPb和Cu之间的润湿反应与温度低于100℃时的相同体系的固态反应进行对比[15-17]。因此，还需要研究共晶SnPb和Cu之间在120~170℃温度范围内持续1 000 h的固态反应。图2.22所示为150℃老化3 d后，共晶SnPb焊料与Cu箔界面处的横截面聚焦离子束照片。当样品中Cu的量远高于Sn时，更倾向于生成Cu3 Sn而不是Cu6 Sn5，例如在9.6.1节中介绍的薄的SnPb共晶焊料在厚的Cu柱凸点上的情况。......
2023-06-20
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2023-06-20
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