《單晶基體界面反應及其對微細無鉛焊點可靠性的影響》是依託大連理工大學,由黃明亮擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：單晶基體界面反應及其對微細無鉛焊點可靠性的影響
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃明亮
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微型化和無鉛化對封裝技術提出更大挑戰。界面IMC占焊點比例增加；小範圍內IMC與釺料的物理、力學性能差異巨大；反應的體積效應更顯著，IMC強烈影響焊點的可靠性。單晶銅與無鉛釺料界面反應具有特殊性：生成棱晶狀晶粒的結構特徵使其遠遠小於扇貝狀晶粒厚度；低錯配度、低界面能可提高界面衝擊斷裂韌性；低固/液界面反應Cu6Sn5生長速率、低的固/固界面反應Cu3Sn生長速率、柯肯達爾空洞在Cu3Sn中形成受阻礙均有利於降低脆性界面IMC引起的損傷。本項目旨在研究單晶上生成棱晶狀IMC晶粒的本質以及形成所必需的釺料成分、溫度、晶面指數等條件和規律；界面IMC與單晶基體的位向關係、生長動力學以及柯肯達爾空洞形成的規律性；單晶上IMC在電遷移過程中極性變化的規律性；以及對無鉛焊點力學性能和可靠性的影響規律。為回答單晶基體作為焊盤是否具有更優越的力學性能和可靠性及其在微細無鉛互連中潛在的套用價值提供指導意見。
結題摘要
本項目研究了電子封裝常用的金屬Cu、Ni的單晶基體與無鉛釺料的界面反應，表征了單晶基體上規則排列棱晶狀Cu6Sn5金屬間化合物（IMC）晶粒的形核條件與基體的位向關係，率先揭示了棱晶狀的生長機制以及與扇貝狀Cu6Sn5 IMC晶粒的相互轉變規律，建立了晶粒的三維六稜柱晶粒生長模型，提出了一種電流驅動鍵合（Current Driven Bonding, CDB）的新方法，並成功製備出一種可用於3D封裝的高熔點單一擇優取向Cu6Sn5 IMC互連焊點，表征了單一擇優取向IMC與Cu基體的位向關係，揭示了單一擇優取向全IMC焊點的形成機理，並評估了全IMC焊點的力學性能與電遷移可靠性。代表性成果包括：（1）揭示了棱晶狀Cu6Sn5晶粒的形核條件；（2）棱晶狀Cu6Sn5晶粒轉變為扇貝狀沒有取向遺傳性；（3）發現了電流驅動導致單晶基體上界面IMC擇優取向生長的規律性；（4）提出了電流驅動鍵合（Current Driven Bonding, CDB）製備單一擇優取向全IMC焊點的新方法，在3D封裝中具有潛在的套用價值，申請發明專利7項。
