ВПЛИВ РОЗМІРУ ЗЕРНА МІДНОЇ ПІДКЛАДКИ НА КІНЕТИКУ ФОРМУВАННЯ ТА МОРФОЛОГІЮ ІНТЕРМЕТАЛІДНИХ ФАЗ У СИСТЕМІ CU–SN

Анотація

З’єднання у системі Cu–Sn є ключовим елементом у технології виготовлення мікросхем сучасної мікроелектроніки. На межі контакту міді та олова під час процесів пайки і подальшої експлуатації формуються інтерметалічні фази Cu₃Sn і Cu₆Sn₅. Формування сполуки Cu₆Sn₅ стає першим етапом створення металургійного контакту між міддю та припоєм. ЇЇ утворення є термодинамічно і кінетично більш сприятливим на початкових стадіях реакційної дифузії. Проте внаслідок тривалої термічної витримки ця фаза трансформується у голкоподібні структури, що спричиняє крихкість і знижує міцність контакту. Подальший розвиток інтерфейсу призводить до появи фази Cu₃Sn, яка характеризується вищою схильністю до руйнування, ніж Cu₆Sn₅. У її структурі формується пористість та зароджуються мікротріщини, що зрештою спричиняє деградацію та руйнування паяних контактів. У дослідженні проаналізовано, як вихідна мікроструктура мідної основи впливає на швидкість розростання інтерметалідів Cu₃Sn та Cu₆Sn₅ під час витримки при 250°С. Для експерименту були виготовлені підкладки з міді із середніми розмірами зерен 68,6 мкм та 121,3 мкм, на які наносили чисте рідке олово. Після цього проводили ізотермічні відпали тривалістю 15, 30, 45 та 60 хв, а товщину дифузійних шарів визначали методом металографічних досліджень. За результатами аналізу встановлено, що початковий розмір зерен міді суттєво впливає на швидкість росту інтерметалідних фаз Cu₃Sn+Cu₆Sn₅: зі збільшенням розміру зерна спостерігається зниження інтенсивності їх формування. Крім того, проведено аналіз еволюції морфології зерен інтерметалідних фаз у часі, що дозволило виявити закономірності їх структурних перетворень.