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微电子封装从二维(2D)封装技术向三维(3D)封装技术发展,促使微焊点特征尺寸持续减小。同时,芯片高功率的特性会造成严重的焦耳热问题,使焊点内产生大的温度梯度,诱发金属原子发生定向迁移,即热迁移效应。热迁移能够显著影响微焊点的界面反应,使焊点组织形貌及晶体取向发生变化。晶体组织形貌及取向的变化会对焊点可靠性产生影响,进而影响其服役性能。同时,焊点特征尺寸的缩小使其所包含的晶粒数目急剧减少。一方面,焊点中β-Sn以单一或数个晶粒形态分布;另一方面,界面金属间化合物(IMC)所占比例极大提高,IMC晶粒数目却极大减少。这使得焊点在组织与性能上存在明显的各向异性。因此,研究热迁移作用下微焊点的微观组织形貌演变及取向特点具有重要意义。本文以焊点高度为7μm的Cu/Sn/Cu、Cu/Sn/Ni微焊点为研究对象,研究焊点在中值温度110℃,温度梯度1100℃/cm条件下,分别处理200 h、400 h、600 h、800 h后焊点的组织形貌演变与晶体取向特点。同时,对样品分别进行200 h、400 h、600 h、800 h的110℃等温时效处理,对比热迁移效应对焊点组织所产生的影响。主要研究结论如下所示。Cu/Sn/Cu焊点的组织形貌研究结果表明,热迁移会显著改变界面IMC形貌,使焊点两端界面IMC非对称性生长。冷端IMC界面层不断增厚,晶粒形貌从扇贝状向多边形块状转变。热端IMC界面层厚度先减小,后趋于稳定,且Cu6Sn5晶粒为扇贝状形态。此外,焊点中的Cu3Sn晶粒始终保持垂直于Cu基板的细长条状。对Cu作热端,Ni作冷端的Cu/Sn/Ni焊点的组织形貌研究结果表明,热迁移会显著改变焊点界面IMC形貌。焊点冷、热两端界面IMC非对称性生长,冷端(Cu,Ni)6Sn5 IMC界面层不断增厚,块体状的(Cu,Ni)6Sn5晶粒尺寸增大。热端IMC界面层厚度变化不大,小块状或颗粒状的(Cu,Ni)6Sn5晶粒尺寸几乎不变。对Ni作热端,Cu作冷端的Cu/Sn/Ni焊点的组织形貌的研究结果表明,界面(Cu,Ni)6Sn5 IMC组织的演变速率较小。冷端界面IMC层厚度缓慢增加,且块体状的(Cu,Ni)6Sn5晶粒尺寸增大。热端界面IMC厚度变化不大,且小块状或颗粒状形态的(Cu,Ni)6Sn5晶粒尺寸相对稳定。对Cu/Sn/Cu焊点晶体组织取向的研究结果表明,Cu6Sn5晶粒的{0001}晶面具有择优取向分布特点。0-600 h热迁移时,Cu6Sn5晶粒的<0001>晶向择优取向分布。800 h热迁移时,Cu6Sn5晶粒择优取向的晶向发生变化。对Cu/Sn/Ni焊点晶体组织取向的研究结果表明,(Cu,Ni)6Sn5晶粒的{0001}晶面具有择优取向分布特点。在热迁移条件下,Ni作热端,Cu作冷端的Cu/Sn/Ni焊点的晶体组织取向的研究结果表明,焊点冷、热两端的(Cu,Ni)6Sn5晶粒取向存在差异。冷端(Cu,Ni)6Sn5晶粒取向相近,而热端(Cu,Ni)6Sn5晶粒取向差异较大。Ni作热端,Cu作冷端的Cu/Sn/Ni焊点经过热迁移处理后,冷、热两端(Cu,Ni)6Sn5晶粒取向并未表现出明显差异。β-Sn晶粒c轴取向的研究结果表明,c轴的取向在热迁移与等温时效条件下存在差异。等温时效状态下的β-Sn晶粒c轴倾向与焊点高度方向夹角较大,而热迁移状态下的β-Sn晶粒c轴与焊点高度方向夹角较小。焊点内各晶体组织的取向差角的研究结果表明,Cu6Sn5、(Cu,Ni)6Sn5与Cu3Sn晶粒以大角度晶界为主,且Cu3Sn晶粒存在大量孪晶结构。β-Sn晶粒以小角度晶界为主,晶粒间晶体取向相近。