文档介绍：摘要
钎料凸台和互连焊点的重熔是面阵封装的关键技术之一。由于感应加热方法
的三维选择性加热,加热集中,加热速度快,加热效率高等特点,在面阵封装中
受到了广泛的关注。由于感应加热是对焊点进行局部选择性加热,故互连焊点的
接合机制具有一定的特殊性,界面处生成的金属间化合物的形貌与传统整体加热
重熔方法制备的焊点存在一定的差异。
本课题主要基于感应加热在面阵封装中的应用,研究了感应加热时焊点界面
冶金反应的特殊接合机制以及界面金属间化合物形貌对焊点可靠性的影响。研究
内容主要包括以下两方面:
(1) 通过与传统热风重熔钎料凸台的对比,研究了高频感应加热时液态钎料
与固态焊盘以及在后续的老化过程中固态钎料与固态焊盘之间的界面反应,并对
反应中生成的界面金属间化合物形貌以及其形成的机制作了讨论。实验表明,随
着反应温度的增加,金属间化合物层逐渐由扇贝形转变成棱镜形,高频感应加热
重熔时焊盘界面外围存在的棱镜状金属间化合物表明感应加热时温度不均匀。扇
贝状金属间化合物的生长主要由熟化通量控制,界面化合物的总量增长相对缓
慢。棱镜状金属间化合物的生长主要由界面反应通量控制,由于晶粒间的几乎没
有熟化作用,故 Cu 原子的快速扩散通道得以保存,界面金属间化合物的总量增
长相对较快。固相老化过程中不同形貌的界面金属间化合物层的增长仅受焊盘
Cu 原子扩散的影响,其厚度均随老化时间的平方根呈线性增长。
(2) 对焊点进行剪切实验,研究了不同剪切速度下不同形貌的金属间化合物
对焊点可靠性的影响。分析研究表明,由于钎料在室温下的高应变速率敏感性,
在高速冲击下焊点的强度明显优于低速冲击下的强度。由于金属间化合物的强度
和硬度远高于钎料基体,因此界面棱镜状金属间化合物阻碍了裂纹扩展,对于裂
纹的扩展起到了钉扎作用,强化了焊点的剪切性能。少量的金属间化合物表明界
面实现了较好的润湿和连接,但随着金属间化合物层的增长,焊点剪切强度逐渐
变小。

关键字:面阵封装;高频感应加热;界面反应;金属间化合物;剪切强度
ABSTRACT
The manufacture of solder bump is one of the key technologies for area array
packaging (AAP). The induction heating reflow technology has the advantages of 3-D
selective heating, high heating speed and high heating efficiency, which has been wide
attention in AAP. Because of the local selective heating property of induction heating,
compared with the traditional reflow methods, the solder joint prepared by induction
heating has different morphologies and thus different mechanical properties.
This task was based on the application of induction heating in AAP, and the goal
of this work is to provide an understanding of the microstructure and growth
mechanism of the IMC and to investigate the potential influence of microstructure on
the reliability of the solder joints. The main research contents are as follows:
(1) Compared with conventional hot air reflow, studied the liquid-solid
interfacial reaction and solid-solid interfacial reaction, and discussed the morphology of
the interfacial pound (IMC) and its growth mechanism. The result
shows that w