CeO2纳米颗粒掺杂对Sn-0.3Ag-0.7Cu-xCeO2_Cu焊点界面反应的影响

《CeO2纳米颗粒掺杂对Sn-0.3Ag-0.7Cu-xCeO2_Cu焊点界面反应的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文CeO2纳米颗粒掺杂对Sn-0.3Ag-0.7Cu-xCeO2/Cu焊点界面反应的影响作者姓名邱若谷学科专业微电子学与固体电子学指导教师李国元教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月EffectsofNano-CeO2AdditiononInterfacialIMCGrowthofSn-0.3Ag-0.7Cu-xCeO2/CuSolderJointsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：QiuRuoguSupervisor：Prof.LiGuoyuan

2、SouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China摘要随着微电子封装朝着小型化方向发展，改善并提高焊点的可靠性成为对焊料研究的重点，因此研究互连界面的脆性金属间化合物（IMC）的微观组织和界面反应等对研究焊点可靠性有着重要的意义。论文系统研究了回流焊和时效过程中掺杂CeO2纳米颗粒对Sn-0.3Ag-0.7Cu-xCeO2/Cu焊点界面反应和IMC生长机理的影响，探索了有效抑制IMC生长和改善互连可靠性的掺杂方案。其主要研究结果如下：研究回流焊过程中掺杂CeO2纳米颗粒对焊点界面液-固反应影响的结

3、果表明，微量的CeO2纳米颗粒可以起到抑制IMC层生长，细化IMC晶粒的作用。用曲线拟合方法研究回流焊过程中Sn-0.3Ag-0.7Cu-xCeO2焊点界面IMC层和IMC晶粒的生长动力学的结果表明，IMC层生长指数范围是0.337~0.380，回流焊过程中IMC层厚度的生长主要受IMC晶粒间的通道扩散控制；IMC晶粒的生长指数范围是0.297~0.311，IMC晶粒的生长是由界面反应和原子扩散共同作用的结果。回流焊过程CeO2纳米颗粒可能是Cu6Sn5晶粒的形核剂，增加掺杂CeO2纳米颗粒含量可以增加Cu6Sn5的成核速率，减小IMC晶粒

4、的尺寸。当CeO2纳米颗粒含量为0.15wt.%时，IMC生长速率有最小值，抑制IMC层生长和细化IMC晶粒效果最明显。研究100℃、150℃和190℃时效过程掺杂CeO2纳米颗粒对焊点界面固-固反应影响的结果表明，老化温度和老化时间对IMC层的生长均有影响，焊点界面形成了双层IMC结构，其成分为Cu6Sn5和Cu3Sn。通过线性拟合的方法研究整体IMC层的生长动力学的结果表明，在时效过程中IMC层厚度大小与老化时长的关系满足菲克定律，证明原子扩散是IMC生长的主要动力；当CeO2纳米颗粒掺杂含量为0.15wt%时，焊点界面反应具有最大的活

5、化能；掺杂微量的CeO2纳米颗粒可以提高焊料的活化能，降低原子的扩散速率，抑制IMC层生长。掺杂CeO2纳米颗粒可以细化IMC晶粒的主要机理为晶界钉扎机制，随着CeO2纳米颗粒含量增加，钉扎在晶界的细小颗粒数量增加，阻碍晶粒间的合并和原子扩散，从而减小IMC层的生长速率。关键词：Sn0.3Ag0.7Cu焊料；CeO2纳米颗粒；金属间化合物；界面反应IAbstractWiththeminiaturizationofmicroelectronicpackages,improvingthereliabilityofsolderjointshasb

6、ecomemoreandmoreimportant.Hence,studyofmicrostructuresandinterfacialreactionsofintermetalliccompounds(IMC)attheinterconnectinterfacehasimportantmeaningforthereliabilityofsolderjoints.Thisthesissystematicallystudiedtheeffectofnano-CeO2additionontheinterfacialreactionoftheSn

7、-0.3Ag-0.7Cusolderjointsduringreflowandagingprocesses.ThemechanismthateffectivelysuppressedIMCgrowthandimprovedinterconnectreliabilitywasdiscussed.Themainfindingsareasfollows.TheslightlydopingofCeO2nanoparticlescansuppressthegrowthoftheIMClayerandrefinetheIMCgrainsduringth

8、ereflowprocess.ThegrowthkineticsofIMClayerandIMCgrainattheinterfaceofSn-0.3Ag-0.7Cu-xCeO2