高密度片外纳米孪晶铜连接在力-电-热耦合作用下的力学行为

在45nm或更小特征尺寸芯片技术下，实现高密度片外连接成为发展封装系统集成(System-On-Package)的关键。本项目以纳米孪晶铜作为连接材料，以期解决高密度片外连接的可靠性问题。项目的关键是开发与芯片工艺兼容的电镀方法，制备出具有高强度、可观韧性和高电导率的片外纳米孪晶铜连接。研究核心是高频(30-60GHz)高密度电流、热和力场耦合作用下纳米孪晶铜的力学行为。我们拟采用脉冲喷镀法制备圆柱形纳米孪晶铜连接，建立微拉伸平台，实验研究纳米孪晶铜的拉伸和疲劳断裂性能，结合微观结构分析，研究变形和断裂机制，建立基于旋错对的裂纹形核和扩展模型。以热-电迁移所引起物质流和内应力的形式将多场耦合作用引入力和能量方程，建立随时间演化的Ginzburg-Landau方程和Cahn-Hilliard扩散方程，并采用相场来模拟旋错对网的演化。最后，设计芯片和基板测试床，模拟工作环境进行实验测试。