第37卷第9期 2016年9月
焊接学报
TRANSACTIONSOFTHE CHINAWELDINGINSTITUTION
Vol.37No. 9 September2016
微焊点Cu/SAC3O5/Cu固-液界面反应及电迁移行为
李雪梅"2，孙凤莲'，张浩'，辛瞳'
（1.哈尔滨理工大学材料科学与工程学院，哈尔滨150040；2.齐齐哈尔大学机电工程学院，齐齐哈尔161006）摘要：研究了电迁移过程中Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu微焊点界面金属间化合物（IMC)的生长演变机制，分析了电载荷作用下固-液电迁移与固-固电迁移的区别：结果表明，固-液电迁移过程中，随着加载时间的延长，两极IMC 层厚度均增厚，且阳极IMC层厚度增长速率比阴极大；阴极侧IMC晶粒径向尺寸一直增大，轴向尺寸呈先增大后减小的变化规律，阳极侧IMC晶粒的尺寸在轴向与径向均增大；加载过程中，阳极IMC晶粒尺寸始终大于阴极：与固-固电迁移相比固-液电迁移后，阴极侧，焊点IMC形貌更规则，且表面光滑度提高：阳极侧，固-固扩散时界面
IMC晶粒形貌为多边形球状，而固-液扩散时界面IMC形貌为多边形柱状关键词：电迁移；界面金属间化合物；元素扩散；无铅焊点
中图分类号：TG425.1 0序言
文献标识码：A文章编号：0253-360X(2016)09-0061-04
直径为310μm，焊球直径为400μm，铜引线厚度为 70μm.焊球成分为SAC305
近年来，微电子产品一直遵循摩尔定律继续发展【1,2】，电子元器件中微焊点承载的电载荷及热载荷越来越重：微焊点的电进移失效回题已经成为微电子产品继续发展的瓶领
焊接过程中在焊点和UBM层（焊盘下金属层）之间形成一层均勾连续的界面IMC是形成良好冶金结合的标志，然而界面化合物为硬脆相，且容易形成结构缺陷，过厚的界面化合物层会使焊点的可靠性下降．电迁移过程中金属原子从阴极向阳极定向移动.两极界面IMC厚度及形态变化.严重影响焊点的可靠性[3-汀，研究服役条件下界面IMC厚度及形态变化极其必要*.9]，目前关于热时效过程中界面 IMC的生长演变成果较多I，但有关电迁移过程中界面IMC生长演变研究成果相对较少.因此对电迁移过程中两极界面IMC的生长演变需要进一步研究
文中以Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu（SAC305）/Cu微焊点为研究对象，研究了电载荷作用下，固-液扩散过程中界面IMC的生长演变机制，并分析了电载荷作
用下固-液扩散与固-固扩散的区别与联系， 1试验方法
试验选用FR-4制备的试验芯片和基板，焊盘为
4×6阵列形式，试验所用试验板如图1a所示.焊盘收稿日期：2014-10-09
基金项目：国家自药疆学基金资助项目（51075107）；国家自然科学
（
通过两次回流焊获得的Cu/SAC305/Cu焊点，第一次回流焊将钎料球焊接到试验基板上，第二次回流焊将试验基板与芯片连接，回流焊过程中峰值温度为265C，回流时间为500s，回流焊后焊点微观形貌如图1b所示
电迁移焊盘
引线孔
支撑焊盘
中=400μm
定位孔
A
BC 剪引载
(a)试验试样示意图 IMC
体钎料
100 μm
(b)回流焊后焊点形象
图1试验试样示意图及回流焊后焊点形貌
Schematic configuration of test sample and micro
Fig. 1
graphs of solder joints after reflowing