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热迁移对Cu/Sn/Cu焊点液-固界面Cu6Sn5生长动力学的影响

赵宁 钟毅 黄明亮 马海涛 刘小平

热迁移对Cu/Sn/Cu焊点液-固界面Cu6Sn5生长动力学的影响

赵宁, 钟毅, 黄明亮, 马海涛, 刘小平
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  • 电子封装技术中, 微互连焊点在一定温度梯度下将发生金属原子的热迁移现象, 显著影响界面金属间化合物的生长和基体金属的溶解行为. 采用Cu/Sn/Cu焊点在250℃和280℃下进行等温时效和热台回流, 对比研究了热迁移对液-固界面Cu6Sn5生长动力学的影响. 等温时效条件下, 界面Cu6Sn5生长服从抛物线规律, 由体扩散控制. 温度梯度作用下, 焊点冷、热端界面Cu6Sn5表现出非对称性生长, 冷端界面Cu6Sn5生长受到促进并服从直线规律, 由反应控制, 而热端界面Cu6Sn5生长受到抑制并服从抛物线规律, 由晶界扩散控制. 热端Cu 基体溶解到液态Sn中的Cu原子在温度梯度作用下不断向冷端热迁移, 为冷端界面Cu6Sn5的快速生长提供Cu 原子通量. 计算获得250℃和280℃下Cu原子在液态Sn中的摩尔传递热Q*分别为14.11和14.44 kJ/mol, 热迁移驱动力FL分别为1.62×10-19和1.70×10-19 N.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51301030)和中央高校基本科研业务费(批准号: DUT14QY45)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-01-05
  • 修回日期:  2015-04-01
  • 刊出日期:  2015-08-20

热迁移对Cu/Sn/Cu焊点液-固界面Cu6Sn5生长动力学的影响

  • 1. 大连理工大学材料科学与工程学院, 大连 116024
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51301030)和中央高校基本科研业务费(批准号: DUT14QY45)资助的课题.

摘要: 电子封装技术中, 微互连焊点在一定温度梯度下将发生金属原子的热迁移现象, 显著影响界面金属间化合物的生长和基体金属的溶解行为. 采用Cu/Sn/Cu焊点在250℃和280℃下进行等温时效和热台回流, 对比研究了热迁移对液-固界面Cu6Sn5生长动力学的影响. 等温时效条件下, 界面Cu6Sn5生长服从抛物线规律, 由体扩散控制. 温度梯度作用下, 焊点冷、热端界面Cu6Sn5表现出非对称性生长, 冷端界面Cu6Sn5生长受到促进并服从直线规律, 由反应控制, 而热端界面Cu6Sn5生长受到抑制并服从抛物线规律, 由晶界扩散控制. 热端Cu 基体溶解到液态Sn中的Cu原子在温度梯度作用下不断向冷端热迁移, 为冷端界面Cu6Sn5的快速生长提供Cu 原子通量. 计算获得250℃和280℃下Cu原子在液态Sn中的摩尔传递热Q*分别为14.11和14.44 kJ/mol, 热迁移驱动力FL分别为1.62×10-19和1.70×10-19 N.

English Abstract

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