机械工程学报

作者：马竟轩, 王尚, 杨东升, 田艳红

单位：哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室 哈尔滨 150001

关键词：动态电阻监测,纳米焊膏,烧结过程,通电热老化；

基金：国家自然科学基金（51522503）和国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院NSAF联合基金（U1730107）资助项目。

由于纳米银焊膏优异的导热性和导电性，使其在第三代半导体封装中受到了极大关注，其中，焊点的长期服役可靠性问题一直是封装领域的研究热点。提出焊点动态电阻在线监测方法，建立相应实时监测系统，将电阻转换为电阻率，研究电阻率在烧结和通电热老化过程中的变化情况，并对上述两个过程的焊点显微组织演变进行分析，建立电阻率变化规律模型。试验结果表明：在烧结过程中焊点电阻率逐步下降，且变化分为三个阶段。第一阶段，保温时间较短，焊点内未形成有效互连，电阻率极高；第二阶段，纳米银颗粒之间开始形成烧结颈，电阻率大幅下降；第三阶段，烧结颈长大，且焊点内有机物挥发完全，电阻率进一步下降。在通电热老化过程中，电阻率变化分为四个阶段。第一阶段，由于温度升高，材料电阻率随温度上升；第二阶段，焊点在高温下发生致密化行为，使电阻率下降；第三阶段，致密化过程基本结束，电阻率保持稳定；第四阶段，在电迁移效应影响下，银原子由阴极向阳极迁移，导致阴极附近出现裂纹，电阻率大幅上升直至焊点断路失效。

来源：2020年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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