导　　师： 姚若河; 黄云

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 电子产品集成化、小型化的市场需求,使得倒装微互连凸点等高密度封装技术得以快速发展。倒装凸点因其细节距、微尺寸和超高I/O密度,而广泛应用于汽车电子、航空航天等高可靠电子产品。但随着凸点尺寸的不断缩小和功耗的增加,使得承载的电流密度上升和IMC层体积分数增加,引发新的热、电、机械等可靠性问题。因此,开展凸点互连结构在热电应力下的可靠性研究,是电子产品高可靠性迫切需要解决的问题。论文以一级封装中的铜柱凸点互连和二级封装中的混合焊料凸点互连为对象,开展微观组织、电学性能、失效机理分析以及物理模型构建和可靠性评价技术研究,针对典型产品,开展基于Pb含量和凸点结构的混合焊料凸点优化设计,实现基于失效物理的可靠性评价,为国产高可靠应用的微互连电子产品可靠性设计和评价提供依据。论文开展的主要工作和取得的主要创新成果如下:1.以Cu/solder/Cu互连结构为对象,基于Cu原子扩散通量守恒原理,考虑电子风力、Cu原子扩散、溶解等三种物理机制对Cu原子迁移和IMC层生长的影响,推导构建了热电应力下金属间化合物生长的动力学模型。模型显示,在热电综合应力条件下,互连界面IMC层的生长呈现出显著极性差异。2.基于热电可靠性试验、红外热像和微观组织分析方法,研究了Cu/Ni/SnAg1.8/Cu倒装铜凸点在125℃、3×104A/cm2等9组热电应力下的界面行为、寿命分布、失效机理及其影响因素,发现热电应力下,铜柱凸点互连主要存在Cu焊盘溶解、层状空洞、阴极镍镀层侵蚀和Cu3Sn合金化4种失效模式。铜柱凸点开裂失效可分为Cu6Sn5生长和Sn焊料消耗、Cu3Sn转化生长、空洞形成及裂纹扩展3个阶段。基于Black方程和红外热像分析,量化了焦耳热效应的影响,构建了考虑焦耳热效应的铜柱凸点互连热电可靠性模型。结果表明:热�

关 键 词： 微互连 凸点 热电应力 失效机理 可靠性

领　　域： []