面向先进电子封装的扩散阻挡 层的研究进展

• 作者: 郑永灿 罗一鸣 徐子轩 刘俐 武汉理工大学材料科学与工程学院
• 来源期刊: 材料工程
• 关键词: 先进封装 金属间化合物 凸点下金属层 扩散阻挡性能 失效机制
• 年，卷（期）: 2023,（2）
• 页码范围: 28-40
• 页数: 13页
• 语种: 中文

摘要

功率器件作为电能转换的核心，在航天器、可再生能源汽车、高速列车和海底通信电缆等新电子领域的发展非常迅速。新一代功率器件对先进电子封装提出了更高、更快、更高效的要求，但是芯片互连焊点尺寸的显著减小导致焊点内部金属间化合物(IMCs)的生成急剧增加，对焊点的可靠性提出了挑战。在封装结构中，扩散阻挡层对于金属间化合物的产生有着重要影响，因此，高可靠性扩散阻挡层成为先进电子封装领域的研究热点之一。本文综述了近年来先进电子封装领域关于不同材料类型扩散阻挡层单质、二元化合物、三元化合物、复合材料和多层膜结构的研究进展。在此基础上总结扩散阻挡层的三种扩散阻挡机制，包括IMCs的晶粒细化、合金元素的偏析及抑制柯肯达尔空洞，同时分析阻挡层的几种失效机制，讨论扩散阻挡层对焊点可靠性的影响。最后指出现有扩散阻挡层研究仍处于制造工艺与材料性能探索阶段，未来可针对高熵合金、多物理场耦合作用、失效及扩散阻挡机理等方面展开深入和系统的研究。