[发明专利]一种微型焊点热迁移测试方法

说明书

一种微型焊点热迁移测试结构及制备方法属于材料制备与连接领域。用于热迁移测试的焊盘采用“凸”字形，将焊盘用双面胶粘附于基板上，两个焊盘之间填入钎料焊膏，并焊接成钎料焊点，经过磨抛，获得可用于热迁移试验的焊点。焊点焊盘的一端采用陶瓷加热片进行加热，热电偶监测陶瓷加热片，用温度控制器控制温度，另一端保持室温状态,使得焊点两端存在温度差，实现稳定的温度梯度。通过设置温度控制器的温度，可控制焊点焊盘一端的温度，实现焊点两端温度差的准确控制，使焊点两侧具有可控的温度梯度，解决了微型尺寸焊点在热迁移测试过程中温度梯度难以实现并控制的难题，在焊点温度梯度可控的前提下获得具有可靠性的焊点热迁移数据，并进行评价。

技术领域

本发明为一种微型焊点热迁移测试方法，属于材料制备与连接领域，采用陶瓷加热片与温度控制器控制焊点两端温度梯度，适用于微型焊点热迁移可靠性测试的研究。该方法可以有效保证微型焊点两端的温度梯度，从而在焊点温度梯度可控的前提下获得具有可靠性的焊点热迁移数据，并进行评价。

背景技术

焊点是微电子互连中不可或缺的组成部分，起到了机械连接、电信号传输和耗散热量的作用。目前，微电子封装空间减小，芯片产热加剧，芯片与基板之间形成较大温度差，焊点所承受的温度梯度不断增加，在一定温度梯度下微焊点中的金属原子会发生热迁移现象。从材料热力学和动力学观点看，金属原子的热迁移是在一定驱动力下发生的、由扩散控制的质量迁移过程，其机理是高温区的电子具有较高的散射能，驱动金属原子进行定向扩散运动，产生金属原子的迁移。由于热迁移增强金属原子的定向扩散能力，并能引起元素的重新分布，将显著影响界面金属间化合物(intermetallic compound，IMC)的生长，造成焊点冷端IMC层变厚，热端IMC层减薄，由于IMC表现为脆性，易发生断裂，使得焊点失效，缩短焊点寿命。因此，焊点热迁移的可靠性很大程度上决定了整个电子产品的寿命。作为引起材料失效的基础科学问题，热迁移问题在焊点中表现日益突出，受到业界和研究学者的广泛关注。因此，如何控制界面IMCs的反应行为就显得尤为重要，这就需要首先进行焊点的热迁移可靠性研究。

目前，在热迁移的相关研究和文献中，获得较高且稳定的的温度梯度一直是较为难解决的问题。在以往的焊点热迁移可靠性测试中，有研究者为了获得一定的温度梯度，使用焊点两侧不同面积的焊盘，由于散热面积不同，形成所需的温度梯度。但是热迁移测试样品两侧尺寸差距太大，其与实际焊点加热面积的差异会造成热迁移可靠性数据的不可对比性；还有研究者采用在焊点的一端通过水冷的方式降低一端温度，与不进行水冷的一端形成温度差，从而实现温度梯度，然而这种结构制作复杂，成本高昂，可复制性差，温度梯度也不易控制，从而影响热迁移实验的可靠性。针对以上问题，本发明基于现有的用于热迁移可靠性测试的微型焊点测试方法中存在的问题，设计了操作简单，可实现所需温度梯度并可控的微型焊点热迁移测试方法。

发明内容

本发明的目的是克服微型焊点热迁移实验过程中温度梯度不可控的特点，制作出温度梯度可控的热迁移测试方法。焊点的一端采用陶瓷加热片进行加热，用热电偶时时监测陶瓷加热片的温度将所测温度反馈给温度控制器，温度控制器根据反馈温度并按照设定温度及时并准确的控制陶瓷加热片的温度，使得陶瓷加热片具有稳定的温度；焊点的另一端保持室温状态，使得焊点两端存在稳定的温度差，从而实现稳定的温度梯度。同时期望通过对焊点的焊接过程和热迁移过程中界IMC演变行为进行表征，得到SEM，EDS等一系列可靠性数据，最终达到深入理解微型焊点热迁移可靠性的目的。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种微型焊点热迁移测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)实验所用焊盘由线切割制备，得到“凸”字形焊盘，“凸”字形焊盘尺寸不限；

(2)去除焊盘表面的氧化物和有机污染物，将两个焊盘置于粘附双面胶的基板上，用钎料焊膏填充于两个焊盘的焊接面之间，并进行焊接，随后冷却，获得焊点；对焊点进行磨抛，得到可用于进行热迁移测试的焊点，进行热迁移实验及相关的可靠性测试；