梁晓波，李晓延，姚 鹏，余 波，牛兰强



电子封装中Cu/Cu3Sn/Cu焊点的制备工艺及组织演变

梁晓波，李晓延，姚 鹏，余 波，牛兰强

（北京工业大学 材料科学与工程学院，新型功能材料教育部重点实验室，北京 100124）

采用电镀的方法在Cu基板沉积4 μm厚Sn层作为钎料，在不同参数下对双钎料Cu/Sn+Sn/Cu三明治结构进行钎焊连接，得到可形成全Cu3Sn焊点的最优工艺参数组合为：Ar气保护下300℃，3 h，1 N。然后研究了全Cu3Sn焊点形成过程中不同金属间化合物(Cu6Sn5和Cu3Sn)的生长形貌和界面反应机理。结果表明，钎焊10 min后在Cu-Sn界面形成了扇贝状的Cu6Sn5，并且在Cu基板与Cu6Sn5之间有一层很薄的Cu3Sn出现，Cu/Cu3Sn和Cu3Sn/ Cu6Sn5界面较为平整。随着时间延长，上下两层Cu6Sn5相互接触并融为一体，直至液态Sn完全被消耗，而Cu3Sn通过消耗Cu6Sn5而快速增长，直到界面区全部形成Cu3Sn。

全Cu3Sn焊点；钎焊；金属间化合物；扇贝状；界面反应；组织演变

微电子技术已进入集成系统芯片和模块芯片时代，互连技术应具有高密度、高质量、低成本等特点，因此3D封装技术应运而生。3D封装技术能提高封装密度、增强产品性能、提高速度、降低功耗、降低噪声、实现电子设备小型化和多功能化，还能使设计自由度提高，开发时间缩短[1]。为了保证产品具有良好的电学和热力学性能，目前3D封装主要采用低温钎焊技术。而Cu/Sn低温钎焊因其较好的力学、热学和电学等性能，以及低温焊接高温使用的特点，成为3D封装的首选[2-3]。

通常，3D封装中利用钎焊方法对Cu/Sn/Cu系统进行连接，由于采用较薄的微米级Sn层，在一定的焊接时间和温度下，Sn层会完全转变成稳定的金属间化合物Cu3Sn，最终得到Cu/Cu3Sn/Cu焊点[4]。……