【摘 要】
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目前,常用的一种微互连方法是BGA技术。随着无铅化的提出,BGA焊球所使用的Sn Pb钎料逐渐被无铅钎料所取代,常用的一种钎料是Sn-3.0Ag-0.5Cu（SAC305）,无铅钎料在服役过程中性能将发生改变,当其性能下降时,将影响芯片的可靠性,严重的可以导致整个产品的失效。在服役过程中,热失配将导致焊点位置产生很大的热应力,同时电流引起的物质迁移现象将导致焊点内产生空洞等问题,热电耦合往往导致焊
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目前,常用的一种微互连方法是BGA技术。随着无铅化的提出,BGA焊球所使用的Sn Pb钎料逐渐被无铅钎料所取代,常用的一种钎料是Sn-3.0Ag-0.5Cu（SAC305）,无铅钎料在服役过程中性能将发生改变,当其性能下降时,将影响芯片的可靠性,严重的可以导致整个产品的失效。在服役过程中,热失配将导致焊点位置产生很大的热应力,同时电流引起的物质迁移现象将导致焊点内产生空洞等问题,热电耦合往往导致焊点失效时间大幅度缩短,这些都与热、电作用下的焊球组织演变相关。因此,研究热、电作用下,焊球内组织演变过程,分析演变机理,对于解决焊球失效问题,提高封装可靠性具有重要意义。本论文通过对热循环和热电耦合条件下SAC305焊点的组织演变行为进行研究,分析了再结晶现象和焊点内IMC形貌演变的机理,为了进一步分析电流的作用,采用EBSD技术,对电流作用下的焊点组织演变过程进行了研究,并使用有限元方法对焊点内部的电流分布进行了分析。首先,热循环条件下,在焊点中几何形状突变位置将容易出现再结晶现象,焊点界面位置的IMC厚度,将随着热循环数的增加逐渐变厚,并从扇贝状向层状转变;其次,热电耦合条件下加载电流密度为1.15×10~3 A/cm~2,电流的加入将引起焦耳热的产生,加剧焊点内再结晶现象的发生,焊点内IMC的形貌演变出现极化现象;最后,在电流大小为6.2 A条件下,随着通电时间的延长,在焊点中并没有出现明显的再结晶现象,局部位置出现了晶界角度的改变,焊点中IMC的形貌演变受到铜原子迁移速度和焊点晶粒取向的影响,阳极IMC平均厚度均出现增加,通电588 h后厚度增加量可以达到3.5μm;模拟结果表明通电方式、焊点高度将对焊点局部位置的电流分布产生影响,使局部位置的电流密度接近10~4 A/cm~2。
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