《EBSD原位觀察法研究無鉛焊點熱-機械疲勞再結晶機制》是依託北京工業大學，由漢晶擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：EBSD原位觀察法研究無鉛焊點熱-機械疲勞再結晶機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：漢晶
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在熱-機械疲勞(Thermomechanical Fatigue, TMF)條件下，無鉛互連焊點會發生再結晶和微觀組織演變，焊點局部再結晶區的晶體取向發生顯著改變，裂紋在焊點的再結晶區萌生擴展直至最終失效。然而，目前關於無鉛互連焊點的再結晶機制及再結晶行為對其失效模式的影響機制未有定論。而且，尚無針對焊點TMF晶體取向演變進行的電子背散射衍射(Electron Backscattered Diffraction, EBSD)原位觀察實驗的相關報導，這主要是由於在TMF後，無鉛互連焊點橫截面存在污染物，使得EBSD花樣的標定變得很困難。申請者發現採用石英管封裝焊點橫截面的方法可以有效地解決這一問題。本項目基於EBSD原位觀察及分析，開展無鉛互連焊點再結晶形成機制及再結晶行為對其失效模式影響機制的研究，將極大程度地提高對無鉛互連焊點可靠性的認識水平。
結題摘要
焊點是微電子互連中不可或缺的組成部分，起到了機械連線和電信號傳輸的作用。目前，微電子封裝空間減小，晶片產熱加劇，焊點所承受的電流密度不斷增加，而且，由於封裝材料間熱膨脹係數(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)的差異，電源的頻繁開關和環境溫度的變化使得焊點所承受的應力應變進一步增加。因此，焊點的可靠性很大程度上決定整個電子產品的可靠性和壽命。無鉛焊點通常只由一個或三個β-Sn晶粒所構成，β-Sn具有體心四方(Body-Centered-Tetragonal, BCT)的晶體結構，而這種結構具有各向異性會嚴重影響焊點可靠性。申請人在研究過程中避免了對焊點橫截面進行再次拋光，研究結果表明：無鉛焊點的再結晶行為由亞晶旋轉引起，亞晶在轉動過程中的旋轉軸為簡單軸，表現為複雜軸的旋轉行為可能是多次旋轉的結果。申請人在重熔Sn3.0Ag0.5Cu (SAC305)焊點中首次發現了“雙孿晶形核行為”，並且以此為基礎，研究了SAC305+3.0POSS (Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes)和Sn3.0Ag3.0Bi3.0In (SABI333)釺料焊點的重熔形核行為，發現隨著顆粒的添加，焊點的重熔取向有在雙孿晶的基礎上彌散開來的傾向。申請人進一步研究了SAC305+3.0POSS釺料BGA焊點的熱疲勞行為，以及SABI333釺料線性焊點電遷移行為，發現焊點的可靠性得到顯著提高，並且SABI333焊點在電遷移作用下會發生晶粒旋轉行為。
