【摘 要】
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高密度互连导致微凸点体积的不断缩小,Sn微凸点将可能仅包含一个Sn晶粒,即Sn单晶粒微凸点。Sn单晶粒微凸点由于力学性能各向异性以及在变形中缺少晶界的协调作用,相对于有限
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高密度互连导致微凸点体积的不断缩小,Sn微凸点将可能仅包含一个Sn晶粒,即Sn单晶粒微凸点。Sn单晶粒微凸点由于力学性能各向异性以及在变形中缺少晶界的协调作用,相对于有限晶粒或多晶粒焊点,Sn单晶粒微凸点的变形机制、本构关系、断裂模式等微观行为会有不同表现。另外,用于高密度互连的微凸点工作环境温度更高,蠕变会使互连结构材料的组织及成分发生很大变化。因此,研究Sn单晶粒微凸点的蠕变性能对于高密度封装可靠性评估具有十分重要的理论意义。本论文的主要研究结论包括:(1)块体Sn焊料存在明显晶界,Sn微凸点中不存在晶界。采用电子背散射技术对Sn微凸点表面进行晶面取向和晶界分析,所扫描区域内不存在晶界,仅含一个晶粒;采用能谱仪对Sn微凸点表面进行了元素扫描,也证明所制备的Sn微凸点为Sn单晶粒微凸点。(2)基于有限元分析设计纳米压痕实验,研究加载速率对压痕蠕变曲线的影响,计算出蠕变速率敏感指数m为0.0848,Sn微凸点抗蠕变性能优于Sn合金焊料。(3)分别设计不同保载载荷的压痕硬度测试和压痕蠕变测试研究尺寸效应,压痕硬度测试结果满足Meyer经验方程、能量修正模型,但不满足试样比例阻力模型。压痕蠕变尺寸效应的变形机制分别由两大微观变形机制主导:大载荷下的位错攀移和小载荷下的扩散蠕变。
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