一种复合材料焊料由此而生，它结合了芯片一端高熔点的97Pb3Sn焊料与高分子聚合物基板一端的低熔点共晶37Pb63Sn焊料。图9.19所示为一对带有UBM层薄膜的复合材料焊点截面的SEM照片。图9.19一对带有UBM层薄膜的复合材料焊点截面的SEM照片实验30 min；实验1 h；实验2 h如图9.19~所示，我们可以很清晰地看到，电流集聚效应对材料各相重新分布的影响。在实际中，在具有UBM层薄膜的复合材料焊点中，经常可以观察到这种局部熔融的现象。......
2023-06-20
复合材料焊点中的凸点下厚膜铜加固技术
【摘要】：在接下来对于复合材料焊点的讨论中，UBM层的铜的厚度为5μm。97Pb3Sn焊料电镀在溅射钨化钛/铜/电镀铜所组成的UBM层之上，随后在380℃下进行回流。平整化后的共晶焊料凸点的厚度约为40μm。在室温下相同复合材料倒装芯片焊点的电迁移展现出了相似的失效模式，但与电流密度之间存在十分密切的关系[21]。在4.07×104 A/cm2的电流密度下，复合材料焊点经过1个月的电迁移试验也没有失效，但通以4.58×104 A/cm2的电流仅10 h后，就发生了失效。
在接下来对于复合材料焊点的讨论中，UBM层的铜的厚度为5μm。图4.4中显示了其横截面的SEM照片。芯片一侧的金属化层的成分为钨化钛（0.2μm）/铜（0.4μm）/电镀铜（5μm）。在基板一侧，焊盘的金属化层是化学镀镍（5μm）/金（0.1μm）。97Pb3Sn焊料电镀在溅射钨化钛/铜/电镀铜所组成的UBM层之上，随后在380℃下进行回流。
在高分子聚合物基板上，37Pb63Sn共晶焊料用丝网印刷的工艺刷制在化学镀镍/铜层上，并完成焊盘的制作，随后在220℃下进行回流。在完成组装前，利用结块工艺对回流后的焊点进行平整化，该部分在第4章中讨论过。平整化后的共晶焊料凸点的厚度约为40μm。为使上下焊点连接，我们在平整化的高分子聚合物基板上覆盖水溶性助焊剂，然后在温度峰值为220℃的条件下进行回流，并在氮气气氛下保温90 s。在完成组装并清洗残留的助焊剂后，用环氧树脂填充芯片与基板间的空隙。
电迁移试验的传导电流为0.5 A，在直径为50μm的接触窗口处的平均电流密度为2.55×104 A/cm2。这样的电流密度不足以在5μm厚的铜层中造成电迁移损伤，但是在从阳极的锡铅共晶焊料处产生的反向锡扩散通量运动至阴极处高铅区域后，锡和铜会反应形成Cu3 Sn，并进一步形成Cu6Sn5。最终，当铜被全部耗尽之后，如图4.4所示，会发生失效。
在室温下相同复合材料倒装芯片焊点的电迁移展现出了相似的失效模式，但与电流密度之间存在十分密切的关系[21]。在4.07×104 A/cm2的电流密度下，复合材料焊点经过1个月的电迁移试验也没有失效，但通以4.58×104 A/cm2的电流仅10 h后，就发生了失效。在通以再略高一些的电流密度5.00×104 A/cm2，仅0.6 h后，其就因复合焊料的熔化而发生了失效。由于阴极Cu6 Sn5的生长，铜层迅速耗尽，随后在接触区域形成了孔洞。孔洞导致接触区域面积减小，使导电通路发生改变，从而影响了电流集聚效应和焊料凸点内部焦耳热的产生。
在室温下，锡是锡铅共晶焊料中主要的扩散组元。我们发现锡在电迁移中会迁移至阳极。由于锡不会迁移至阴极，Cu3 Sn在阴极接触处是稳定的，因此器件应当不易失效。在室温测试中，样品只会在很高的电流密度下才会发生失效。这表明焦耳热的产生，导致当焊点处的实际温度高于100℃时，锡才会迁移到阴极。
有关电子软钎焊连接技术 材料、性能及可靠性的文章
- 详细阅读
-
无铅共晶焊料在厚Cu凸点下金属化层的润湿反应详细阅读
比较了4种不同的共晶焊料SnPb、SnAg、SnAgCu和SnCu在电镀制备的厚CuUBM层上的反应。温度曲线的峰值为240℃，高于焊料熔点的时间为60 s。图2.27所示为4种共晶焊料在Cu UBM层上经过2次回流后的互连界面的SEM照片。图2.28所示为170℃下固态老化1 500 h后，4种焊料与Cu互连界面处的光学显微镜照片。令人惊讶的是，固态老化高达1 500 h所消耗Cu的量与在2.7.1节中讨论的经几分钟润湿反应消耗的Cu的量具有相同的数量级。......
2023-06-20
-
常用金属材料的凸焊技术分析详细阅读
表2-2-25 镀锌钢板凸焊焊接参数3.贴塑钢板的凸焊这种钢板的一面因有绝缘的聚氯乙烯塑料层只能单面单点或单面双点凸焊。图2-2-25 贴塑钢板使用的环形凸点贴塑钢板凸焊参数选择见表2-2-26和表2-2-27。......
2023-06-26
-
铜及铜合金的焊前预备和焊后处理技巧详细阅读
铜及铜合金焊丝及焊件的焊前化学清理见表5-5。为了防止预热热量的散失，预热时，铜及铜合金焊件应采取隔热措施。对于要求较高的铜合金焊接接头，在焊后采用高温热处理，消除焊接应力和改善焊后接头韧性。例如，锡青铜焊后加热至500℃，然后快速冷却，可以获得最大的韧性；对于铝的质量分数为7%的铝青铜厚板的焊接，焊后要经过600℃退火处理，并且用风冷消除焊接内应力。......
2023-06-15
-
水工程地质缺陷的常用加固技术:锚杆加固技术发详细阅读
锚杆加固技术，最先源于1872年英国北威尔士露天页岩矿加固边坡，次为1912年德国谢列兹矿在井下巷道加固围岩。目前，水工程锚杆加固大多用于土体，少数用于岩体的加固维护工程方面。就目前而言，国外锚固技术以澳大利亚、美国的发展最为迅速，两国锚杆支护比重已接近100%，其锚固技术水平居于世界前列[1]。表6.1锚杆锚固体的安全系数相应地对于锚杆的选用标准见表6.2。......
2023-11-04
-
共晶锡银铜倒装芯片焊点中的电迁移研究详细阅读
相比之下，共晶锡铅焊料在电迁移过程中，没有化合物被挤压出来。图9.12标记物位置及位移量标记物位置；标记物在无铅焊料焊点的一个横截面表面的移动量样品在垂直于第一横截面的方向进行了第二次横切，图9.13所示为其SEM照片。在电迁移的过程中，该合金生长并穿透了焊料凸点的整个横截面。图9.13无铅焊料焊点的第二横截面的SEM照片......
2023-06-20
-
常用土地冻融加固技术详细阅读
土地冻融是指上层由于温度降到零度以下和升至零度以上而产生冻结和融化的一种物质地质作用和现象。我国土地冻融灾害。冻融灾害在我国北方冬季气温低于零度的各省区均有发育。上层冻结产生体积膨胀，融化使土层变软产生沉陷，甚至土石翻浆，从而形成冻胀和融沉作用。这是季节性冻土地区中最主要的灾害作用。冻融使土体的平衡状态发生改变。土层的强烈冻融，使地表下沉，从而引起塌陷。......
2023-11-04
-
温度与电流密度对铜柱凸点和共晶锡铅焊料凸点的详细阅读
图9.22所示为在温度为100℃，电流密度分别为3.4×103 A/cm2、4.7×103 A/cm2、1.0×104 A/cm2条件下，持续通电一个月的倒装芯片的铜柱凸点和共晶锡铅焊料凸点的横截面SEM照片[22]。因此，电迁移现象伴随着热迁移和柯肯达尔孔洞的形成，成为在铜柱凸点使用中，比电流集聚效应更严重的一种可靠性问题。......
2023-06-20
相关推荐