[發明專利]避免線性焊點電遷移過程熱影響的測試組件及其制作方法

在審

• 申請號: 202111400563.6
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114152862A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 漢晶;晉學輪;郭福;馬立民;孟洲;曹恒;李子萱;賈強;周煒;籍曉亮;王乙舒;王曉露
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28;G01N13/02;G01N1/28;B23K3/08;B23K1/20;B23K1/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 李娜

本申請公開了避免線性焊點電遷移過程熱影響的測試組件及其制作方法，包括線性對接焊接銅棒、基底板和結構板；線性對接焊接銅棒包括線性焊點、第一銅棒和第二銅棒；線性焊點位于第一銅棒和第二銅棒之間，與第一銅棒和第二銅棒焊接連接；結構板包裹該線性對接焊接銅棒，線性對接焊接銅棒的截面為長方形，線性對接焊接銅棒只有一個側面可見；基底板用于承載結構板。本申請克服了一維線性焊點在傳統方法通電時產生的熱應力不均的難點，有利于電遷移過程中對界面金屬間化合物演變行為的表述，能夠準確評價線性焊點對接接頭可靠性；進一步的，大幅減少了由于熱應力對焊點產生的實驗誤差，滿足了電遷移測試時只需考慮通電時間的唯一變量要求。

技術領域

本申請屬于材料制備與連接技術領域，具體涉及避免線性焊點電遷移過程熱影響的測試組件及其制作方法。

背景技術

焊點是微電子互連中不可或缺的組成部分，起到機械連接和電信號傳輸的作用。目前，微電子封裝空間減小，芯片產熱加劇，一方面，受電流影響，在焊點形成或電子產品使用過程中釬料與焊盤金屬化層之間反應所生成的界面金屬間化合物(IntermetallicCompounds, IMCs)層形貌、尺寸、晶體取向以及厚度等對焊點可靠性的影響愈發嚴重，另一方面，焊點所承受的電流密度不斷增加，原子從陰極擴散到陽極，在陰極形成空洞，進而萌生微裂紋。因此，相當多的實驗工作放在研究焊點經過電學處理后的形貌變化，尤其是電遷移過程中會出現散熱不足或溫度不均導致的熱缺陷，這就需要熟悉電遷移時線性焊點的散熱問題。

已有研究表明，當焊點通過的電流密度達到電遷移發生的門檻值 (10⁴A/cm²)時，就會發生電遷移。當使用一維線性焊點進行電遷移時，電流通過焊點，使焊點中分子的運動加劇，由Q＝I²Rt可知，產生的熱量與電流、電阻和時間有關。焊點粘接在PCB(Printedcircuit boards)板上，至少有一面完全與PCB板接觸，當焊點長時間通過較大電流會導致熱應力不均，嚴重的話可能會導致焊點熔化。目前，線性焊點在電遷移研究時常采用的PCB作為承載線性焊點的基板，但這種方式由于焊點直接粘貼基板上，三面空氣散熱，一面被PCB板阻擋，易出現上述熱應力不均的情況。因此，需要尋找合適的手段，使焊點在通電的情況下，使其各個面散熱均一，排除熱應力對一維線性焊點電遷移的影響。

發明內容

本申請提出了避免線性焊點電遷移過程熱影響的測試組件及其制作方法，對待焊接的銅體進行預處理后，使用特定的釬料焊膏，經過特殊制作程序，得到一種可避免電遷移熱影響的一維線性對接焊點。

為實現上述目的，本申請提供了如下方案：

避免線性焊點電遷移過程熱影響的測試組件，包括線性對接焊接銅棒、基底板和結構板；

所述線性對接焊接銅棒包括線性焊點、第一銅棒和第二銅棒；

所述線性焊點位于所述第一銅棒和所述第二銅棒之間，所述線性焊點與所述第一銅棒和所述第二銅棒焊接連接；

所述結構板包裹所述線性對接焊接銅棒，所述線性對接焊接銅棒的截面為長方形，所述線性對接焊接銅棒只有一個側面可見；

所述基底板用于承載所述結構板。

優選的，所述第一銅棒和所述第二銅棒的幾何尺寸相同，所述線性焊點的截面幾何形狀與所述第一銅棒和所述第二銅棒的截面幾何形狀相同。

優選的，所述第一銅棒和所述第二銅棒在與所述線性焊點焊接連接前，需要使用有機溶液和分解液去除所述第一銅棒和所述第二銅棒表面附著的有機物和氧化物。

優選的，所述有機溶液為丙酮溶液，所述分解液為鹽酸與酒精的混合溶液。

優選的，所述線性焊點為Cu/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu對接單晶接頭，所述線性焊點使用Sn3.0Ag0.5Cu釬料焊膏制作。