3D封装用Cu/Sn/Cu焊点的组织与剪切性能研究

作者：魏纯纯; 陈明和^*; 孙磊; 武永

来源：稀有金属, 2020, 44(06): 603-608.

DOI：10.13373/j.cnki.cjrm.xy18110025

• Cu/Sn/Cu焊点
• 界面金属间化合物
• 剪切强度
• 断裂模式

研究了250℃温度,不同键合时间对Cu/Sn/Cu焊点的界面金属间化合物(intermetallic compound,IMC)生长行为及剪切性能的影响。结果表明:键合时间由30 min增加到120 min,Cu/Sn/Cu焊点界面IMC的厚度逐渐变厚。当键合时间为30 min时,焊点界面IMC厚度为12. 8μm。随着时间增加到120 min,焊点中的液相Sn消耗殆尽,形成了全IMC。在Cu/Sn/Cu焊点中,发现焊点两端界面IMC呈现非对称生长。键合时间为30 min时,焊点界面Cu3Sn的厚度分别为1. 73μm(冷端)和0. 95μm(热端),冷端IMC的增长速率明显高于热端,主要原因归结于温度梯度。通过对焊点界面IMC进行电子背散射衍射(EBSD)分析,发现存在的大块晶粒组织为Cu6Sn5,而Cu3Sn的晶粒相对较小。根据横截面方向(transverse direction,TD)反极图显示,Cu6Sn5的晶粒取向多平行于[001]与[111]之间。此外,随着键合时间的增加,焊点的剪切强度不断增加,当键合时间为120 min时,焊点的剪切强度由8. 5 MPa增加到18. 6 MPa,焊点的断裂模式由初始的混合断裂逐渐转变为脆性断裂。

• 单位
  南京航空航天大学