微系统封装中焊锡接点IMC的微-宏观力学行为研究

焊锡接点是诸如微电子器件、光电子器件、激光二极管器件以及MEMS等微系统在封装制造时采用的最主要互连形式，其可靠性直接关系到器件的可靠性。钎焊过程中焊料与金属基底间形成的金属间化合物（IMC）的力学行为直接影响整个焊锡接点的可靠性。本项目采用理论分析、实验研究和数值模拟方法，研究IMC层在形成、生长过程中的微结构演化与力学性能之间的关系，提出定量分析模型；实验测定IMC几种典型微结构在静态、动态载荷条件下的拉伸强度和断裂应变，分析其破坏机理；提出能反映IMC微结构演化的连续介质力学模型和发展数值计算方法；发展考虑IMC力学行为的焊锡接点系统耦合计算分析方法；研究工艺参数、设计参数和材料等对IMC力学行为进而对焊锡接点结构完整性的影响，为焊锡接点可靠性设计和评估提供数值分析工具，为改进和提高焊锡接点可靠性提供理论依据和技术建议。

焊锡接点是电子封装技术中采用的主要互连方式，其主要功能是实现电信号连通，并作为机械支撑保证封装结构的完整性。因此，焊锡接点的破坏将直接导致电子器件的失效。钎焊过程中焊料与金属基底间形成的金属间化合物（IMC）的力学行为直接影响整个焊锡接点的可靠性。本项目通过实验研究了IMC层生长过程中微结构的演化，并测定IMC几种典型微结构在静态、动态载荷条件下的拉伸强度和断裂应变，分析其破坏机理；研究了IMC微观结构演化与焊锡接点整体力学性能下降之间的机理关系，提出微观-宏观描述方法，并以此对影响焊锡接点可靠性的因素进行分析；建立耦合IMC行为的焊锡接点系统有限元模型，为焊锡接点可靠性设计和评估提供数值模拟分析工具。本项目建立的考虑IMC力学行为的焊锡接点系统的模型、理论、技术和方法，为改进和提高焊锡接点可靠性提供理论依据和技术建议，对推动相关领域研究工作、发展我国在移动电子产品领域的自主知识产权、提升先进制造业水平具有重要意义。