单晶基体界面反应及其对微细无铅焊点可靠性的影响

本项目研究了电子封装常用的金属Cu、Ni的单晶基体与无铅钎料的界面反应，表征了单晶基体上规则排列棱晶状Cu6Sn5金属间化合物（IMC）晶粒的形核条件与基体的位向关系，率先揭示了棱晶状的生长机制以及与扇贝状Cu6Sn5 IMC晶粒的相互转变规律，建立了晶粒的三维六棱柱晶粒生长模型，提出了一种电流驱动键合（Current Driven Bonding, CDB）的新方法，并成功制备出一种可用于3D封装的高熔点单一择优取向Cu6Sn5 IMC互连焊点，表征了单一择优取向IMC与Cu基体的位向关系，揭示了单一择优取向全IMC焊点的形成机理，并评估了全IMC焊点的力学性能与电迁移可靠性。代表性成果包括：1）揭示了棱晶状Cu6Sn5晶粒的形核条件；2）棱晶状Cu6Sn5晶粒转变为扇贝状没有取向遗传性；3）发现了电流驱动导致单晶基体上界面IMC择优取向生长的规律性；4）提出了电流驱动键合（Current Driven Bonding, CDB）制备单一择优取向全IMC焊点的新方法，在3D封装中具有潜在的应用价值，申请发明专利7项。