焊点尺寸和tio_2纳米颗粒掺杂对微焊点界面反应影响的研究

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1、Ｓｏｕ化ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ硕±学位论文焊点尺寸和Ｔｉ〇２纳米颗粒惨杂对微焊点界面反应景別向的研究作者姓名黄杰豪学科类别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２０１６年４月InfluenceofjointSizeandTiO2NanoparticlesDopantonInterfacialReactionofMicro-solderJointsADissertati

2、onSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuangJiehaoSupervisor：Prof.LiGuoyuanSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,ChinaＧ４５４学校代号：１０５６１分类号；Ｔ学号；２０１３２０１０８２１０华南理工大学硕±学位论文焊点尺寸和了沿２纳米颇粒慘杂对微焊点界面反应影响的研究豪指导教师姓名、职称：李国元教授作者姓名：黄杰：申请学位级别：工学硕±学科专业

3、名称微电子学与固体电子学研究方向：集成电路工艺及封装技术论文提交曰期：７＾／／？＞年今月＞＜＾曰论文答辩曰期：年＾月曰学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月曰答辩委员会成员：主席：委员：吗件矣华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标往引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。本人完全意识到本声明的献

4、的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明法律后果由本人承担。作者签名：东泉日期：９Ｃ？／作《月日学位论文版权使用授权书艮Ｐ：本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和公电布子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可Ｗ学位论文的全部＇或部分内容，可允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论一文。本人电子文档的内容和纸质论

5、文的内容相致。本学位论文属于：。密，在年解密后适用本授权书因保密，同意在校园网上发布，供校内师生和光与盘学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊位论（版）电子杂志社全文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，传播学文的全部或部分内容。＂＂（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）：沁／＾、八作指者签名：日期导教师签名日期：＞／養、（＾、备摘要随着电子封装不断朝着更高密度方向发展,互连焊点的几何尺寸遵由毫米级缩小到几十微米，使得互连焊点界面IMC（金属

6、间化合物）趋向于占据更大的焊点体积份额，甚至使得互连焊点界面只包含几个IMC晶粒。在此细观尺度下，焊点的微观组织结构、IMC的生长演变以及力学性能均呈现明显的尺寸效应,这必将对微焊点结构设计、可靠性分析及寿命评估产生重要影响。焊点的微小化导致在服役过程中界面IMC的生长演变对焊点可靠性的影响越发显著。因此，研究焊点尺寸变化对微焊点界面反应的影响具有重要的意义。本文以Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu和Sn-3.0Ag-0.5Cu-0.1TiO2/Cu两种不同成分、三种不同尺寸焊盘的互连焊点作为研究

7、对象，系统地研究了回流焊和时效过程中焊点尺寸和TiO2纳米颗粒掺杂对互连焊点界面微观结构、IMC厚度和IMC生长速率的影响及影响机理，其主要研究内容摘要如下：研究焊盘尺寸和TiO2纳米颗粒掺杂对Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu微焊点在回流焊过程中界面液-固反应影响的结果表明，在回流焊过程中，随着焊盘尺寸的减小，微焊点界面IMC层厚度和柳条状IMC数量皆呈现减少的趋势。同时，掺杂TiO2纳米颗粒后微焊点界面IMC层厚度减小。减小焊盘尺寸和TiO2纳米颗粒掺杂均可以降低焊点IMC的生长指数，抑制界面

8、IMC层生长。焊盘尺寸影响界面IMC层生长的原因可能主要是焊盘尺寸不同使得回流焊过程中焊点近界面区域Cu元素浓度不同，进而导致界面IMC生长速率不同。TiO2纳米颗粒影响界面IMC生长机理可能为异相成核机制。此外，焊盘尺寸影响TiO2掺杂抑制界面IMC生长的效果。表现为，焊盘尺寸越小，TiO2掺杂抑制界面IMC生长的效果越显著。研究焊盘尺寸和TiO2纳米颗粒掺杂对焊点在100℃，120℃和150℃时效条件下界面固-固反应影响的结果表明，在时效过程中，随着焊盘尺寸的减小，微焊点界面I