無鉛焊點低溫超聲互連的機理及可靠性研究.pdf

1、以釬料凸點作為導(dǎo)電端的倒裝芯片技術(shù)，由于其能有效增加封裝密度，被廣泛的應(yīng)用于高I/O端口數(shù)集成芯片與基板間的細小間隙互連，并已被證明是一種高強度高可靠性的封裝工藝。但對于傳統(tǒng)的釬料凸點倒裝工藝如熱風、紅外或熱板回流焊來說，為熔化釬料凸點而施加的高溫很可能同時造成芯片內(nèi)精密電路的熱損傷，這已被視為微電子產(chǎn)業(yè)面臨的一項技術(shù)挑戰(zhàn)。
　　然而，對于超聲連接來說，整個連接過程中器件一直處于室溫環(huán)境下，僅靠壓力和超聲振動實現(xiàn)連接，因此可以避免

2、高溫帶來的熱損傷，同時連接時間大幅縮短并可有效控制金屬間化合物(IMCs)在連接界面的過度生長，改善焊點的可靠性。此外，由于焊盤表面的氧化層及污染物可以在超聲振動的作用下被去除，超聲倒裝還是一種免釬劑的互連工藝。
　　本文研究了Sn3.5Ag無鉛焊點低溫超聲互連的機理與可靠性，內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
　　(1)無鉛焊點低溫超聲互連時的局部熔化現(xiàn)象：測試在超聲連接過程中連接界面及釬料體內(nèi)部的溫升情況，并在偏振光顯微鏡下觀察

3、了焊點內(nèi)部局部熔化區(qū)與非熔化區(qū)的微觀組織的差別，結(jié)合溫度和組織兩方面的信息證明了超聲連接時釬料凸點在界面處發(fā)生了局部熔化。
　　(2)無鉛焊點低溫超聲互連時的連接界面的冶金反應(yīng)：利用電子顯微鏡(SEM)研究了釬料與Cu基板間生成的IMCs的尺寸，形貌及分布，利用微區(qū)XRD(Micro-XRD)分析了IMCs的成分，確定超聲連接是發(fā)生了非平衡的冶金反應(yīng)生成了Cu6.26Sn5和Ag4Sn兩種金屬間化合物。此外，還發(fā)現(xiàn)Cu6.26Sn