双面凸点转接板垂直互连技术研究

摘要

板级系统的集成是三维组装技术的一个发展方向和研究内涵,由其带来的科学与技术问题的研究是一个很有意义的课题。
　　本文首先对用于板间键合的转接板的结构进行设计,确定转接板焊盘的表面处理工艺、阻焊结构,分析了激光重熔时间对钎料凸点形貌以及抗剪强度的影响。然后利用不同的钎料制备不同的转接板凸点结构,分析激光重熔的界面反应过程以及不同激光重熔时间对钎料凸点界面以及内部组织的影响。制备完成的双面凸点转接板利用热风重熔和适当的对准和控制完成板间键合,分析了板间键合过程后凸点内部的组织变化。
　　研究结果表明:适当的激光重熔参数能够制备质量良好的转接板钎料凸点,不同钎料和不同的表面处理工艺焊盘表现出不同的剪切强度,但都高于热风重熔的钎料凸点的剪切强度,原因是激光重熔的钎料凸点组织致密均匀,韧性和抗疲劳性能较为优越。从界面反应机理上分析,焊盘金属元素的扩散与溶解是激光重熔制备钎料凸点的物理基础。不同的焊盘元素在熔融钎料中的溶解速率是不一样的,Au最快,Cu次之,Ni最慢。由此在激光重熔过程中界面金属间化合物的形态和厚度也是不一样的。由于激光重熔较快的加热和冷却速度,钎料凸点的晶粒和取向也有别于热风重熔的钎料凸点。实验发现,激光重熔的SAC钎料凸点的晶粒数目多于热风重熔的钎料凸点,没有确定的择优取向。不同钎料在不同激光重熔时间下,生成的界面金属间化合物的种类和形态是不一样的,原因是热力学条件下的平衡不同。
　　利用激光重熔制备的双面凸点转接板完成板间键合,并制作完成了三维立体组装的样品。板间键合后,相当于激光重熔制备的钎料凸点再经历一次热风重熔的过程,分析其组织演化过程,晶粒粗化,凸点内部析出金属化合物,SAC钎料凸点由多个晶粒变成单个大晶粒。界面化合物的形态及成分也发生了变化,热风整平Cu焊盘上全部转变为稳定的Cu6Sn5相,ENIG焊盘的反应较为复杂,界面由Ni3Sn4相转变为(CuNi)6Sn5,并析出(Cu,Ni)3Sn相和Ag3Sn相。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究目的

1.2国内外的研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1实验过程概述

2.2实验材料

2.3实验设备与方法

2.4本章小结

第3章 双面凸点转接板的凸点的制备工艺

3.1双面凸点转接板的设计

3.2双面凸点转接板钎料凸点的制备

3.3本章小结

第4章 激光重熔钎料凸点界面微观组织分析

4.1凸点激光重熔过程的界面与组织

4.2激光重熔时间对钎料凸点界面及内部组织的影响

4.3本章小结

第5章 双面凸点转接板的板间键合及组织演变

5.1热风重熔实现板间键合连接

5.2板间键合二次重熔的凸点界面及内部组织形态

5.3本章小结

结 论

参考文献

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