微尺寸SnAg凸点的制备技术及其互连可靠性

用电镀法制备了尺寸小于100μm的面阵列Sn-3.0Ag凸点.芯片内凸点的高度一致性约1.42%,Φ100mm硅圆片内的高度一致性约3.57%,Ag元素在凸点中分布均匀.研究了不同回流次数下SnAg/Cu的界面反应和孔洞形成机理,及其对凸点连接可靠性的影响.回流过程中SnAg与Cu之间Cu6Sn5相的生长与奥氏熟化过程相似.SnAg/Cu6Sn5界面中孔洞形成的主要原因是相转变过程中发生的体积缩减.凸点的剪切强度随着回流次数的增多而增大,且多次回流后SnAg/Cu界面仍然结合牢固.Cu6Sn5/Cu平直界面中形成的孔洞对凸点的长期可靠性构成威胁.     

微尺寸SnAg凸点的制备技术及其互连可靠性

用电镀法制备了尺寸小于100μm的面阵列Sn-3.0Ag凸点.芯片内凸点的高度一致性约1.42%,Φ100mm硅圆片内的高度一致性约3.57%,Ag元素在凸点中分布均匀.研究了不同回流次数下SnAg/Cu的界面反应和孔洞形成机理,及其对凸点连接可靠性的影响.回流过程中SnAg与Cu之间Cu6Sn5相的生长与奥氏熟化过程相似.SnAg/Cu6Sn5界面中孔洞形成的主要原因是相转变过程中发生的体积缩减.凸点的剪切强度随着回流次数的增多而增大,且多次回流后SnAg/Cu界面仍然结合牢固.Cu6Sn5/Cu平直界面中形成的孔洞对凸点的长期可靠性构成威胁.     

SnAgCu凸点互连的电迁移

研究了无铅Sn96Ag3 sCuo s凸点与镀Ni焊盘互连界面的电迁移现象.在180℃条件下,凸点及互连界面在电迁移过程中出现了金属间化合物沿电子流运动方向的迁移,其演化过程呈现出显著的极性效应:阴极互连界面发生了金属间化合物的熟化、剥落和迁移;阳极互连界面则出现了金属间化合物的大量聚集.金属间化合物的演化和迁移造成了阴极处的物质减少,从而诱发空洞的形成和聚集,导致互连面积减小,整体电阻增大,可靠性降低.     

电镀法铟凸点制备技术以及可靠性研究

铟凸点阵列通常被用于焦平面阵列与硅的读出电路间的倒装互连中。铟凸点制备技术是焦平面探测器制备的关键技术之一。本文阐述了一种基于电镀的铟凸点制备工艺流程;基于此流程,实验中成功制备出间距为100um,UBM直径为40um的16*16的焊球阵列。同时,实验中利用XRD技术对Ti/Pt对铟的阻挡性做出了研究,结果表明,Ti/Pt (300Å/200Å)在室温和200°C的温度下对铟均具有良好的阻挡性能。利用剪切力实验对铟凸点的可靠性做出了研究,实验结果表明,经过一次回流后,铟凸点的剪切有极大的变化,但之后增加回流次数,其剪切力变化不大,此现象可能与电镀铟内部的织构有关.本文也讨论了铟凸点的倒装工艺。     

Pb/Sn凸点的制备

介绍了用电镀法制备Pb / Sn凸点的工艺,包括:凸点的设计,圆片的准备,溅射UBM(凸点下金属层),厚膜光刻,电镀Cu柱, Pb / Sn凸点,回流凸点等。结果表明:采用电镀法可以得到球形Pb / Sn凸点,50μm的厚胶工艺是可行的。     

圆片级封装的无铅焊料凸点制作技术研究

对圆片级封装(WLP)的结构设计和关键工艺技术进行了研究;描述了凸点下金属(UBM)层的选择,凸点回流技术,以及凸点的质量控制技术;重点阐述了采用电镀制作无铅焊料凸点的方法.     

MEMS压力传感器上柔性化凸点制备方法

介绍了一种适用于MEMS压力传感器的低成本、柔性化凸点下金属层(Under Bump Metal,UBM)和凸点(Bump)的制备工艺。其中凸点下金属层分为Ni-P/Cu两层,使用化学镀的方法沉积在Al焊盘表面;凸点通过焊膏印刷回流预制于陶瓷基片上,再通过转移工艺移植到焊盘上。为了检验此套工艺制出的凸点结构是否具有足够的强度,对凸点进行了剪切破坏试验。结果表明,凸点与凸点下金属层、凸点下金属层与Al焊盘均结合牢固,破坏主要发生在焊料凸点内最薄弱的金属间化合物层(Intermetallic Compound,IMC)。     

SnAgCu凸点互连的电迁移

研究了无铅Sn96Ag3 sCuo s凸点与镀Ni焊盘互连界面的电迁移现象.在180℃条件下,凸点及互连界面在电迁移过程中出现了金属间化合物沿电子流运动方向的迁移,其演化过程呈现出显著的极性效应:阴极互连界面发生了金属间化合物的熟化、剥落和迁移;阳极互连界面则出现了金属间化合物的大量聚集.金属间化合物的演化和迁移造成了阴极处的物质减少,从而诱发空洞的形成和聚集,导致互连面积减小,整体电阻增大,可靠性降低.     

化学镀镍、模版印刷法制备倒扣芯片焊料凸点

回顾了低成本制备芯片上焊料凸点的方法,即化学镀镍制备凸点下金属层、模版印刷焊料,最后回流形成焊料凸点,并综述了该方法的最新研究进展.     

喷镀系统在凸点制备中的应用

介绍了利用电镀法制造晶圆凸点的典型工艺和喷镀设备.喷镀系统是凸点电镀设备中最关健的部件.通过计算机软件模拟试验,对喷镀系统中的喷杯体和匀流板等各种参数和位置进行了优化设计,并在设备上应用验证.该系统在凸点电镀设备上应用后,在晶圆片上成功做出了高质量的均匀凸点,取得了良好效果.     

Preparation of Sn-Ag-In ternary solder bumps by electroplating in sequence and reliability

This paper describes a technique that can obtain ternary Sn-Ag-In solder bumps with fine pitch and homogenous composition distribution.The main feature of this process is that tin-silver and indium are electroplated on copper under bump metallization（UBM） in sequence.After an accurate reflow process,Sn_1.8Ag_9.4In solder bumps are obtained.It is found that the intermetallic compounds（IMCs） between Sn-Ag-In solder and Cu grow with the reflow time,which results in an increase in Ag concentration in the solder area.So during solidification, more Ag₂In nucleates and strengthens the solder.     

焊料凸点回流时的桥接现象研究

在用回流焊料凸点时,常会发生凸点的桥接现象,致使芯片报废。此时,相邻的多个凸点彼此融合,聚集成一个更大的焊料球,并吸干先前各凸点中的焊料。本文研究了电镀PbSn凸点和蒸发铟凸点的回流过程中出现的桥接现象。介绍了桥接现象产生的过程及其背景,分析了桥接现象的机理,提出了改进措施。     

薄膜金属化LTCC基板的薄膜阻碍层对共晶焊的影响

讨论了LTCC工在板薄膜金属化技术中,有效阻碍层的选择对基板共晶焊的影响。实验结果表明,Ti/Ni是一种高可靠性的阻碍层,而且Ti/Ni/Au也是一种较理想的LTCC基板薄膜金属化结构。     

Effect of Polyethylene Glycol Additives on Pulse Electroplating of SnAg Solder

Eutectic Sn-3.5wt.%Ag alloy is one of the most promising lead-free solders in low temperature processes for wafer bumping. Near eutectic composition of deposited alloy films could be readily acquired by pulse electroplating with a proper combination of active ingredients including K₄P₂O₇, KI, Sn₂P₂O₇, and AgI, as well as polyethylene glycol (PEG), with molecular weights of 200, 600, 2,000, and 4,000, as an inhibitive agent. Pulse electroplating was carried out with current in alternating polarity to conduct electroplating and electropolishing sequentially. As a result, alloy films with grains of less than 1 μm and uniform surface morphology can be obtained. The addition of PEG was necessary for the stabilization of the plating baths to promote a wider process window for the desirable eutectic composition. Electrochemical characterization established that PEG with molecular weight of 4,000 exhibited the strongest inhibition behavior. In contrast, PEG with molecular weight of 200 demonstrated the least interference. Energy dispersive X-ray and differential scanning calorimeter data confirmed the formation of eutectic alloy as a function of deposition current density. X-ray diffraction results indicated that a biphasic structures of β-Sn and ε-Ag₃Sn was present in the as-deposited film.     

BGA焊点可靠性工艺研究

伴随高密度电子组装技术的发展,BGA(Ball Grid Array)成为高密度、高性能、多功能及高I/O数封装的最佳选择。文章分析了影响BGA焊点可靠性的关键因素,特别提出了减少焊点空洞缺陷和提高剪切强度的主要措施,并通过试验优化出各工艺参数。结果表明:运用优化的工艺参数制作的BGA焊点,焊接空洞以及芯片剪切强度有了明显改善,其中对BGA焊接样品进行150℃、1000h的高温贮存后,焊点的剪切强度完全满足GJB548B-2005的要求。     

BiAgSbCu系高温无铅钎料制备及焊接性能研究

研制开发熔点在260 ℃以上的高温无铅钎料来代替传统的高铅钎料运用于电子封装一直是钎焊领域的一大难题。熔点约为272 ℃的Bi-2.6 Ag-5 Sb钎料合金因润湿性和焊接可靠性不良在运用上受到限制。文中通过在Bi-2.6 Ag-5 Sb钎料合金中添加微量元素Cu来改善B-i2.6 Ag-5 Sb合金的润湿性及焊接可靠性。研究结果表明,Cu含量对BiAgSbCu系钎料合金熔点影响较小,当Cu含量为2 %时,润湿性及焊接可靠性最佳。     

Sn-Ag-In系焊料的实用化与今后的课题

焊料合金低融点化是实现无铅化的关键技术。经研究表明,Sn-Ag-In系焊料在焊接可靠性方面能够满足要求,有广阔的应用前景。     

vf-BGA封装焊球热疲劳可靠性的研究

采用有限元分析方法对 vf- BGA焊球的热疲劳特性进行了模拟 .通过扫描电镜 (SEM)对温度循环试验后焊球金属间化合物 (IMC)层和剪切强度试验后的断裂面进行了形貌、结构和组分的观察及分析 .实验和模拟结果表明 :热疲劳负载下焊球的剪切疲劳强度 ,受到焊球塑性应变能量的积累和分布以及金属间化合物层的厚度和微结构变化导致的界面脆性等因素的影响 .使用 Darveaux能量疲劳模型的裂纹初始化寿命预测结果与实验数据一致     

Fracture Mechanics of Solder Bumps During Ball Shear Testing: Effect of Bump Size

This paper examines the mechanics of ball shear testing with the objective of understanding the mechanism by which the maximum shear force and the rate of crack growth is dependent on the solder bump size. For this, Pb-Sn solder bumps with diameters between 460 μm and 760 μm are soldered to 400 μm-diameter Cu pads and subjected to ball shear testing. In spite of the constant interface area, the bump size significantly impacts the measured shear fracture force and the crack growth rate. Both the fracture force and the crack growth rate increase with bump size, and in the case of the fracture force, the increase is almost linear. Our analysis finds that the linear increase in the fracture force is a result of the bump deformation force, which increases with bump size. A simple model that accounts for the deformation force component is developed and used to extract the true interface fracture force. The estimated true interface fracture force is found to vary little with bump size, tightly converging to the 40 MPa to 48 MPa range. On the other hand, the dependence of crack growth rate on bump size is found to result from the higher degree of rotational moment associated with larger bumps.