可穿戴电子钎料-ACF焊点的等温时效与电迁移研究

批准号:
51805115
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
张墅野
依托单位:
学科分类:
E0508.成形制造
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
林盼盼、冯青华、赵万祺、张勋业、许孙武、石志远、张彦鑫
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中文摘要
本项目针对电子产品微型化的趋势,提出可穿戴电子产品钎料各项异性导电胶薄膜(钎料-ACF)的柔性互连研究,键合后焊点只有10um大小,通常只存在一个Sn晶粒,电流密度很容易达到10的4次方安培每平方厘米以上,电迁移可靠性成为是一个非常重要的问题。可是钎料-ACF键合后受树脂回弹的影响,焊点内存在大量裂纹,阻碍了恒温老化和电迁移的研究。本项目拟通过优化超声波键合工艺和添加微米的绝缘颗粒控制焊点形貌,避免上下电极发生接触和短路。研究完整的Sn晶粒在恒温老化和电迁移下的影响,揭示等温时效与电迁移对钎料-ACF界面反应的作用机理,阐明不同晶粒取向的Sn在焦耳热和电子风力共同作用下界面IMC的生长动力学及失效模式,构建Mean-Time-To-Failure模型,预测钎料-ACF在可穿戴电子产品中的使用寿命。
英文摘要
In the miniaturization trend of the electronics, we proposed a study on the 10-um-size solder anisotropic conductive adhesive film (solder-ACF) joint for flexible interconnection. There usually is one Sn grain in the 10-um-size solder ACF joint, where current density easily reaches 10 above 4 power amp per square centimeters, so electromigration reliability becomes an important issue. However, solder ACF joints were always cracked by the polymer rebound after bonding precess, as a result, the isothermal aging and electromigraton experiments have not been carried out, due to solder cracks before reliability. In this study, we attempted to achieve a complete the solder joint without cracks before reliability, by optimizing ultrasonic bonding parameters and adding 10-um-size insulation particles, to void the short circuit between the top and bottom electrodes due to direct contact. We try to study a complete Sn grain in terms of isothermal aging and electromigration test, so the intermetallic compound growth kinetics and the failure mode were clarified by the effect of oriented Sn grains under joule heat and electron-wind-force in electromigration test. Finally, we build a Mean-Time-To-Failure model of oriented solder ACF joints to predict the electromigration life for wearable electronics.
本项目针对钎料-ACF键合后树脂回弹导致的部分焊点中存在裂纹,阻碍后续焊点可靠性和电迁移研究的问题,提出优化工艺和材料性能,目标是键合后得到形貌完整的Sn焊点,并研究Sn的各向异性在等温时效和电迁移中的作用。通过对聚焦等离子束加工(FIB)工艺和机理的研究,设计并完善了加工的流程,分离出了完整的Cu/Ni-Sn-Ni/Cu的界面结构,分别为等温时效和电场条件制备了用于TEM条件下原位观察的样品。对微小Sn/ENIG焊点进行了等温时效下的原位观察及演化分析进行了研究。加热前对微小焊点进行表征,分析了焊缝内金属间化合物的组成。对微小Sn/ENIG的全金属间化合物焊点进行了电迁移的原位观察及演化分析进行了研究。分析样品在常规条件下服役和极限老化状态的行为及失效模式,同时在焊缝中设计加工沟槽,使其分为热影响区和电热复合影响区。通电前对微小焊点进行表征,分析了焊缝内金属间化合物的组成。通电过程中研究了微小Sn/ENIG的全金属间化合物焊点在高电流密度下的电迁移演化规律,指导工艺相关的微互连生产。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
A method to fabricate uniform silver nanowires transparent electrode using Meyer rod coating and dynamic heating
一种利用Meyer棒涂覆和动态加热制备均匀银纳米线透明电极的方法
DOI:10.1007/s10854-019-02223-x
发表时间:2019-10-01
期刊:JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS
影响因子:2.8
作者:Zhang, Shuye;Liu, Xu;He, Peng
通讯作者:He, Peng
Wetting and brazing of YIG ceramics using Ag-CuO-TiO2 metal filler
Ag-CuO-TiO2 金属填料对 YIG 陶瓷的润湿和钎焊
DOI:10.1016/j.jmrt.2020.12.080
发表时间:2021-01-07
期刊:JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH AND TECHNOLOGY-JMR&T
影响因子:6.4
作者:Zhao, Wanqi;Zhang, Shuye;He, Peng
通讯作者:He, Peng
DOI:10.16257/j.cnki.1681-1070.2020.1203
发表时间:2020
期刊:电子与封装
影响因子:--
作者:张墅野;杜轩宇;林铁松;何鹏
通讯作者:何鹏
Cu-Cu joining using citrate coated ultra-small nano-silver pastes
使用柠檬酸盐涂覆的超小型纳米银浆料进行铜-铜接合
DOI:10.1016/j.jmapro.2020.11.043
发表时间:2021-02
期刊:Journal of Manufacturing Processes
影响因子:6.2
作者:Shuye Zhang;Qian Wang;Tiesong Lin;Pengzhe Zhang;Peng He;Kyung-Wook Paik
通讯作者:Kyung-Wook Paik
DOI:10.11896/cldb.20060120
发表时间:2021
期刊:材料导报
影响因子:--
作者:张墅野;鲍天宇;修子扬;何鹏
通讯作者:何鹏
基于NIR/多波段光子辐照的热敏柔性传感器件跨尺度互连机理研究
- 批准号:52375327
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:张墅野
- 依托单位:
国内基金
海外基金
