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电镀锡银凸块结构的可靠性研究

作　者: 王重阳
导　师: 於伟峰；何智清
学　校: 复旦大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 倒片封装电镀锡银凸块可靠性扫描电子显微镜剪切力强度
分类号: TN405
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 31次
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内容摘要

本论文的研究对象是半导体IC倒片封装中电镀锡银凸块结构的可靠性。针对客户提出的可靠性要求,选择凸块材料和生产工艺;设计凸块结构,并对该结构作可靠性验证,最后提出优化措施,论证进一步改进的方向。对于倒片封装的凸块来说,不仅要完成传统打线封装的电性连接功能,还要实现机械支撑和导热的功能。本文通过标准的寿命实验,分析了样本在加速老化试验和热循环实验条件下,凸块结构的变化是否会带来可靠性失效的问题。在早期的凸块生产工艺中广泛使用锡铅作为凸块的材料。1988年欧盟提出了两项提案《报废电子电气设备指令》(WEEE)和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质的指令》(ROHS),这些提议是为了减少电子产品对人身健康和环境的一些危害和影响,其中对电子产品中铅的使用提出了限制,中国也出台了相应的环境保护政策。电子产业从生产材料的选择开始就要考虑到对环境的影响。ROHS对材料的环保要求促使无铅凸块工艺的发展,锡银凸块就是其中一种。本论文研究了一种选择电镀方式制作锡银凸块的工艺,并对这种电镀锡银凸块进行了可靠性的系统研究。进行了高温存储实验、热循环实验和多次回流实验。并且利用扫描电子显微镜和剪切力强度技术进行结果分析。实验结果显示电镀锡银凸块完全通过了这些测试,可以断定这种结构的凸块在一系列恶劣的条件下都可以满足强度的需要,同时对凸块下的金属(Under Bump Metallurgy,UBM)镍层的分析表明,这种镍层的结构完全满足需要,并且从生产方面考虑,电镀锡银凸块下的金属镍,可以减薄电镀层的厚度以降低成本和提高生产速度。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
引言  5-6
第一章电子封装和可靠性研究  6-11
  第一节集成电路封装  6-7
  第二节倒装芯片技术  7-9
  第三节倒装芯片凸块封装可靠性  9-11
第二章实验设计  11-24
  第一节封装形式的选择  11-12
  第二节凸块材料的选择  12-17
  第三节样本的制作  17-21
  第四节可靠性试验分析手段  21-24
第三章电镀锡银凸块可靠性实验  24-39
  第一节概述  24
  第二节电镀锡银凸块高温存储实验  24-28
  第三节高温存储实验样本的SEM分析  28-30
  第四节高温存储实验剪切力试验  30-32
  第五节电镀锡银凸块热循环实验  32-33
  第六节热循环实验的SEM分析  33-35
  第七节热循环实验的剪切力分析  35-36
  第八节电镀锡银凸块结构多次回流实验  36
  第九节多次回流实验和SEM分析  36-37
  第十节剪切力检测  37-38
  第十一节本章小结  38-39
第四章结论  39-41
参考文献  41-43
致谢  43-44

电镀锡银凸块结构的可靠性研究

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