Ni-Sn-9Zn-Ni和Cu-Sn-58Bi-Ni焊點液固電遷移行為研究.pdf

1、在電子封裝技術(shù)持續(xù)向微型化、高性能化發(fā)展帶來的眾多挑戰(zhàn)中，電遷移已成為一個引人關(guān)注的重要的可靠性問題。而焊點尺寸的持續(xù)減小，使得通過焊點的電流密度高達104A/cm2，焦耳熱效應(yīng)會使焊點溫度升高，甚至?xí)^釬料的熔點，進而發(fā)生液-固電遷移。因此，亟待對無鉛焊點的液-固電遷移行為進行研究。本論文研究工作使用Ni/Sn-9Zn/Ni和Cu/Sn-58Bi/Ni線性焊點，分別在溫度230℃、電流密度5×103A/cm2和溫度170℃、電流密度

2、5×103A/cm2條件下，研究液-固電遷移過程中Zn原子在焊點中的擴散行為、Cu和Ni原子之間的交互作用以及焊點微觀組織演變規(guī)律等。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)Ni/Sn-9Zn/Ni焊點的液-固電遷移表現(xiàn)出明顯的“反極性”效應(yīng)，即陰極界面金屬間化合物（IMC）的厚度在反應(yīng)過程中不斷增加，其厚度明顯高于陽極界面IMC的厚度。分析表明，產(chǎn)生反極性效應(yīng)的原因是由有效電荷數(shù)變?yōu)檎档腪n原子在電子風(fēng)力作用下向陰極側(cè)定向遷移所

3、引起的。在陰、陽兩極界面，界面IMC的類型均為Ni5Zn21，并未發(fā)生IMC類型的轉(zhuǎn)變。此外，釬料基體中Zn元素的含量由初始的9wt.％下降到最終的1.72wt.％。
　　(2)Cu/Sn-58Bi/Ni焊點在液-固電遷移過程中，無論電流方向如何，均表現(xiàn)為通常的“極性”效應(yīng)，即陽極界面IMC厚度在電遷移過程中逐漸增加，其厚度明顯高于陰極界面IMC的厚度。電遷移加快了Cu、Ni原子的交互作用。
　　(3)Cu/Sn-58Bi/

4、Ni焊點在液-固電遷移過程中，當(dāng)Ni順電子風(fēng)擴散時，陰極Ni原子在電子風(fēng)力作用下溶解、擴散明顯加強，導(dǎo)致電遷移1h后，Ni就已經(jīng)擴散至陽極Cu側(cè)界面，并參與界面反應(yīng)生成(Cu,Ni)6Sn5類型IMC。陰極Ni側(cè)界面，一定量的Cu原子能夠逆電子風(fēng)擴散到Ni側(cè)，并參與了Ni側(cè)的界面反應(yīng)生成(Cu，Ni)6Sn5IMC，其厚度呈先增加后減小趨勢。
　　(4)Cu/Sn-58Bi/Ni焊點在液-固電遷移過程中，當(dāng)Cu順電子風(fēng)擴散時，陰極