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Ni-P消耗对焊点电迁移失效机理的影响
  • ISSN号:0412-1961
  • 期刊名称:金属学报
  • 时间:2013.1.11
  • 页码:81-86
  • 分类:TG115[金属学及工艺—物理冶金;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]大连理工大学材料科学与工程学院,大连116024
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目51171036
  • 相关项目:单晶基体界面反应及其对微细无铅焊点可靠性的影响
中文摘要:

研究了Cu/Sn/Ni--P线性焊点在150和200 ℃, 电流密度1.0×10^4 A/cm2的条件下化学镀Ni--P层消耗及其对焊点失效机理的影响. 结果表明, 在Ni-P层完全消耗之前, 阴极界面的变化表现为: 伴随着Ni--P层的消耗, 在Sn/Ni-P界面上生成Ni2SnP和Ni3P; 从Ni-P层中扩散到钎料中的Ni原子在钎料中以(Cu, Ni)6Sn5或(Ni, Cu)3Sn4类型的IMC析出, 仅有很少量的Ni原子能扩散到对面的Cu/Sn阳极界面. 当Ni--P层完全消耗后, 阴极界面的变化主要表现为: 空洞在Sn/Ni2SnP界面形成, Ni3P逐渐转变为Ni2SnP, 空洞进一步展形成裂缝, 从而导致通过焊点的实际电流密度升高、产生的Joule热增加, 最终导致焊点发生高温电迁移熔断失效.

英文摘要:

ABSTRACT The consumption of electroless Ni-P and its effect on the failure mechanism of solder joints during electromigration under a current density of 1.0×10^4 /cm2 at both 150 and 200 ℃ were investigated using line-type Cu/Sn/Ni-P solder joints. Before the electroless Ni-P was completely consumed, the microstructural evolution of the Sn/Ni-P interface (cathode) was the formation of Ni2SnP and Ni3P accompanied by the consumption of the electroless Ni-P. Ni atoms diffused from the electroless Ni-P into the Sn solder under electron current stressing. Most Ni atoms precipitated as (Cu, Ni)6Sn5 or (Ni, Cu)3Sn4 in the Sn solder, and few Ni atoms could arrive at the opposite Cu/Sn interface (anode). After the electroless Ni-P was completely consumed, the microstructural evolutions of the Sn/Ni-P interface (cathode) were the formation of voids and the transformation from Ni3P to Ni2SnP. Yhrthermore, cracks that resulted from the propagation of voids significantly increased the current density through solder joints, and thus greatly enhanced the Joule heating of solder joints, resulting in the failure of solder joints by the fusing of Sn solder.

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  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学协术协会
  • 主办单位:中国金属学会
  • 主编:柯俊
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  • 国际标准刊号:ISSN:0412-1961
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1139/TG
  • 邮发代号:2-361
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  • 第一、二届全国优秀科技期刊评比一等奖,第一、二、三届国家期刊奖,国家期刊方阵"双高"期刊,第一、二、三届中国科学院科技期刊评比一等奖,中国科学院优秀期刊特别奖,第一、二、三、五届中国科协优秀科技期刊评比一等奖,中国科协精品期刊工程A类、B类,第一、二、三、四、五届中国百种杰出学术期刊,首届出版政府奖
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