界面Ni3Sn4微观形貌演变对微焊点力学性能的影响

邱超，苏鹏，秦建峰, 马玉琳，任宁

(1.河南工业大学，郑州 450001；2.河南中光学集团有限公司，河南 南阳 473004)

0 前言

随着电子产品及封装器件不断朝着微型化和高密度化的方向发展，三维(3D)硅通孔(TSV)封装技术已成为封装产业研究的重点[1-2]。微焊点是3D-TSV封装的重要互连技术之一。伴随着3D-TSV封装密度的不断攀升，微焊点的尺寸将从目前的100 μm缩减至20 μm以下[3-4]。这会导致微焊点微观形貌结构发生显著改变，直接影响微焊点的力学可靠性[5-6]。一般情况下，在Sn基钎料与Cu基板间形成的金属间化合物(IMC)层是焊点良好冶金结合的标志[7]。然而，微焊点尺寸的减少会导致IMC在微焊点中所占体积比增加。由于IMC与钎料基体有着完全不同的力学性能，其过量生长可能会引起焊点力学性能的显著变化[8]。因此，研究IMC生长对微焊点力学性能的影响具有重要意义。

近年来，已有大量文献研究了IMC厚度对焊点力学性能的影响，其中IMC厚度的变化主要通过改变回流温度或等温时效时间来实现[9-11]。张春红等人[9]研究发现随着回流温度的升高，Cu6Sn5IMC的厚度增加，但焊点的抗拉强度明显降低。An等人[11]通过等温时效研究了IMC厚度对Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊点抗拉强度的影响，结果表明延长时效时间在增加IMC厚度的同时，导致了焊点强度的下降。据张洪武[12]报道，钎料基体在回流和等温时效条件下极易发生晶粒粗化，而该晶粒粗化会明显削弱焊点的力学性能。然而，上述研究在探讨IMC厚度对焊点力学性能的影响时，忽略了等温时效过程中钎料基体微观形貌在演变对焊点力学性能的影响。……