脈沖電鍍對(duì)封裝互連中純Sn焊點(diǎn)Sn須生長(zhǎng)的影響.pdf

1、隨著電子產(chǎn)品行業(yè)的無(wú)鉛化以及其尺寸的微型化，在電子產(chǎn)品的封裝互連中，Sn焊料凸點(diǎn)的Sn須生長(zhǎng)成為制約電子產(chǎn)品的可靠性和使用安全性的一大瓶頸。近年來(lái)，脈沖電鍍技術(shù)已成為電子行業(yè)金屬淀積的主要手段，并在集成電路的Cu互連工藝和光刻顯影中得到有效的應(yīng)用。因此，本論文將脈沖電鍍技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用到電子產(chǎn)品的封裝互連工藝中，采用該技術(shù)制備Ni、Sn鍍層，比較研究了脈沖電鍍和直流電鍍對(duì)Sn須生長(zhǎng)的影響，并對(duì)相關(guān)機(jī)理進(jìn)行了討論。
　　 第一、論文

2、研究了在Cu襯底上脈沖電鍍Ni層，通過掃描電鏡(SEM)和X射線衍射(XRD)表征了Ni層的表面形貌和晶向。結(jié)果表明，與直流電鍍Ni層相比，脈沖電鍍得到的Ni鍍層表面晶粒大小均勻，排列一致，且可適用的鍍Ni電流密度范圍增大。此外，脈沖電鍍使Ni層中Ni(200)晶面的擇優(yōu)取向大大提高，由于Ni(200)晶面具有較小的晶面間距，因此該鍍層將有利于減少原子的晶界擴(kuò)散，增強(qiáng)其阻擋擴(kuò)散性能。
　　 第二、比較研究了脈沖鍍和直流鍍Ni阻擋

3、層對(duì)Cu/Ni/Sn結(jié)構(gòu)中Sn須生長(zhǎng)的影響以及表面Sn層結(jié)構(gòu)的變化。實(shí)驗(yàn)表明脈沖鍍Ni阻擋層能有效抑制Sn須生長(zhǎng)。這歸因于以下幾個(gè)原因：(1)脈沖鍍Ni阻擋層有利于后續(xù)電鍍的Sn層中Sn(321)晶面的生長(zhǎng)，而Sn(321)晶面具有較大的晶粒尺寸和較小的晶面間距，能有效抑制Cu原子在Sn層內(nèi)的擴(kuò)散，因而抑制了Sn-Cu金屬間化合物(IMCs)的形成，緩解Sn須的生長(zhǎng)。另外，Sn原子本身的橫向擴(kuò)散也受到抑制，阻止了Sn須的繼續(xù)生長(zhǎng)。(2)

4、脈沖鍍Ni阻擋層導(dǎo)致更多的Ni4Sn3的形成和更少的Sn-CuIMCs生成，因此大大降低了Sn層內(nèi)的壓應(yīng)力，所以能很大程度上抑制Sn須生長(zhǎng)。(3)脈沖鍍Ni阻擋層的樣品在焊流循環(huán)中形成了Sn-～0.7wt.％Cu合金，這也有利于緩解Sn須生長(zhǎng)。
　　 第三、比較研究了脈沖鍍Sn和直流鍍Sn對(duì)Cu/Ni/Sn結(jié)構(gòu)中Sn須生長(zhǎng)的影響以及樣品表面微結(jié)構(gòu)的變化。研究表明，與直流電鍍Sn覆層樣品相比，脈沖鍍Sn層可以有效地緩解Sn須生長(zhǎng)。