2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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1、申請上海交通大學(xué)博士論文釬料凸點互連結(jié)構(gòu)電遷移可靠性研究學(xué)科專業(yè):材料加工工程指導(dǎo)教師:陸?zhàn)┙淌诓┦可河啻荷虾=煌ù髮W(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2009年1月上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文I釬料凸點互連結(jié)構(gòu)電遷移可靠性研究釬料凸點互連結(jié)構(gòu)電遷移可靠性研究摘要近年來,高端電子產(chǎn)品(計算機、手機等)的高性能化和微型化發(fā)展趨勢對集成電路的設(shè)計和封裝提出了越來越高的要求。凸點互連,如FlipChip(FC),BallGridArray(BGA),ChipS

2、calePackage(CSP)等是實現(xiàn)密集型、多IO端口集成電路的主要封裝工藝之一。凸點互連工藝使用的連接材料為釬料,其成分逐漸從SnPb合金向無鉛Sn基合金過渡。傳統(tǒng)的SnPb合金釬料在電流載荷作用下會發(fā)生電遷移失效(EM),對集成電路的可靠性造成了極大的威脅。因此,合金釬料電遷移問題成為過去10年封裝技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點問題之一。無鉛釬料出現(xiàn)后,電遷移問題仍然引起了廣泛的關(guān)注。特別是隨著互連結(jié)構(gòu)尺寸持續(xù)減小,工作電流不斷增加的發(fā)展趨

3、勢,無鉛釬料接頭的電遷移失效現(xiàn)象不容忽視。根據(jù)凸點互連結(jié)構(gòu)的特點,本文設(shè)計了Cu釬料Cu(釬料為Sn37Pb,Sn0.5Cu,Sn3.5Ag和Sn3.0Ag0.5Cu)三明治接頭,在1103Acm260℃條件下進行了EM加速實驗。電遷移過程采用數(shù)字萬用表進行監(jiān)測。同時,采用掃描電鏡(SEM)分析了EM階段接頭反應(yīng)界面的微觀組織形貌及演變,界面相成分采用電子探針(EPMA)和能譜儀(EDS)分析。同時,引入有限元方法分析了焊點中的電流密度

4、分布和元素濃度分布,通過改變凸點互連的幾何結(jié)構(gòu)和材料屬性,定性的研究了影響電流塞積的主要因素。最后,采用第一性原理方法,從電子結(jié)構(gòu)、擴散激活能等方面分析了合金元素對Sn基釬料EM的影響。主要結(jié)論如下:1在相同載荷和結(jié)構(gòu)條件下,Sn37Pb釬料凸點結(jié)構(gòu)的EM壽命明顯不如SnTM(TM=Cu或和Ag)。187小時后,前者的陰極Cu6Sn5釬料界面出現(xiàn)了尺寸超過10μm的空洞,空洞的尖端位于Cu6Sn5釬料界面;在陽極則出現(xiàn)Pb的富集層。經(jīng)過

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