摘要:近年来，伴随电子产品持续向多功能化和微小型化趋势发展，电子封装微互连（特别是微互连焊点）中的电迁移问题越来越突出，成为备受关注的电子产品关键可靠性问题之一。电迁移通常是在较高的电流密度作用下，焊点内部原子或离子随电子发生迁移，导致界面金属间化合物形成或分解而出现丘凸或空洞等缺陷的现象，这可能直接会使焊点的功能退化而造成电子产品提前失效。

本研究采用高纯度Sn丝（99.99%）、Ag颗粒（99.95％）和无氧纯Cu丝（99.95％）熔炼制备Sn-xAg-0.7Cu无铅钎料，并设计制作“V”型夹具，制备了一系列Cu/Solder/Cu“三明治”结构微尺度焊点。同时，采用基于动态力学分析仪（DMA）的微拉伸与振动疲劳等精密力学实验，以及基于光学显微镜和扫描电镜（SEM）对显微组织、断口形貌的观察与分析，深入探讨了电迁移温度、电流密度、通电时间以及Ag含量对低银无铅微焊点的界面演变与显微组织、强度退化的影响规律。得到的主要结论如下：

（1）随着Ag含量的增加，微焊点的抗拉强度增加，主要原因是Ag含量越高，在钎料基体中形成的弥散分布的Ag3Sn细小颗粒越多；

（2）电迁移导致了微焊点的抗拉强度显著降低，并且随着电流密度或通电时间的增加，微焊点的抗拉强度均呈现下降趋势；

（3）电迁移加速了高温振动疲劳断裂过程，改变了微焊点振动疲劳断裂模式，大大降低了微焊点的振动疲劳寿命。

关键词：电迁移 微尺度焊点 无铅钎料 微拉伸 振动疲劳

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论-1

1.1无铅化电子封装的现状-1

1.1.1 电子封装无铅化问题-1

1.1.2 无铅钎料的研究与应用现状-1

1.2 电子封装用低银无铅钎料-2

1.3 电子封装的电迁移可靠性问题-3

1.3.1 电子封装互连中的电迁移-3

1.3.2 电迁移的影响因素及改善方法-4

1.4 本课题的目的及意义-4

2 实验材料、仪器与方法-5

2.1 实验材料-5

2.2实验仪器和设备-6

2.3 实验准备与实验方法-7

2.3.1 电迁移与微拉伸试样制备-7

2.3.2 实验设计-8

2.3.3 电迁移实验-9

2.3.4 微拉伸实验-9

2.3.5 振动疲劳实验-9

3 实验数据分析及结果讨论-10

3.1 电迁移现象及界面IMC演化-10

3.2 力学性能测试与断口形貌分析-12

3.2.1 微拉伸实验分析-12

3.2.2 振动疲劳实验分析-16

4 结  论-19

参考文献-20

致  谢-23