[发明专利]一种电子封装微焊点的可靠性评价方法

说明书

本发明公开了一种电子封装微焊点的可靠性评价方法，其包括如下步骤：1）选取第一金属板和第二金属板，进行表面处理，然后采用钎焊对第一金属板和第二金属板的焊接面进行焊接；2）对焊接后的第一金属板和第二金属板进行切割制样；3）将试样竖直置于温度加载装置内，在试样的微焊点上、下两端形成温度梯度，待温度稳定时开始记录加载时间；4）将试样在步骤3）所述的温度梯度下加载不同时间，通过分析不同加载时间下金属间化合物的厚度变化情况，评价电子封装微焊点在该温度梯度区间下的可靠性。其能够获得稳定可控的温度梯度，其温度梯度范围较大，进而能够有效评价电子封装微焊点在极端温度梯度区间下的可靠性。

技术领域

本发明涉及电子封装的可靠性，具体涉及一种电子封装微焊点的可靠性评价方法。

背景技术

在物联网、人工智能等大环境下，电子终端产品对高密度系统集成与优异性能的极度追求，促使诸如三维封装技术等多种芯片叠层解决方案的快速发展。而高阶电子系统产品，如服务工作站、便携式多媒体装置、数字影像装置等等，都强调运算速度和稳定性。此外，半导体技术已经进入纳米量级，可在IC芯片上制造更多的晶体管。同时，IC封装技术也朝着精密及微型化发展，在其发展趋势中，最大的障碍之一来自于热。热主要是晶体管等有源器件运算时所产生的，随着芯片中晶体管数量的增加，发热量也越来越大，在芯片面积不随之大幅增加的条件下，器件发热密度越来越高。

在温度的持续升高，散热条件不变的情况下，微焊点的两端产生巨大的温度梯度，当导电材料中存在较高的温度梯度时，原子将沿着温度梯度的反方向发生定向迁移即热迁移。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的扩散运动，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，严重时甚至长处厚重的脆性金属间化合物或者形成柯肯达尔孔洞，显著影响界面IMC的生长和微连接的可靠性。

针对电子封装中微焊点在巨大温度梯度下存在的热迁移问题，亟需一套设备和方法来模拟微焊点的实际工作状况，并进行基础研究。在微小接头两端施加巨大的温度梯度，研究不同温度梯度加载时间下微焊缝的组织结构及力学性能，研究界面金属间化合物的生长模式，是分析微焊点失效机理及可靠性的重要环节。

CN108663402A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。但其仅在焊点一端设置了加热装置，另一端保持室温状态，其能够加载的温度梯度范围有限，不能有效评价电子封装微焊点在极端温度梯度区间下的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子封装微焊点的可靠性评价方法，其能够获得稳定可控的温度梯度，其温度梯度范围较大，进而能够有效评价电子封装微焊点在极端温度梯度区间下的可靠性。

本发明所述的电子封装微焊点的可靠性评价方法，其包括如下步骤：

1）选取第一金属板和第二金属板，进行表面处理，然后采用钎焊对第一金属板和第二金属板的焊接面进行焊接，在第一金属板和钎料接触处、第二金属板和钎料接触处形成金属间化合物；

2）对焊接后的第一金属板和第二金属板进行切割制样，得到具有微焊点的试样，试样为多层结构，从上至下依次包括第一金属板、金属间化合物、钎料填充物、金属间化合物和第二金属板；