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电子工业中芯片焊接类失效问题越来越引发人们的重视,在高频、大功率器件中,芯片与基板互连需要采用共晶焊接的方法。共晶焊接界面金属间化合物(IMC)自发生长,金属间化合物极脆,会弱化互连界面,由此引起的焊点失效极为常见。器件经AuSi共晶焊后,长期高温环境服役,AuSi焊点与NiCo合金镀层界面处会生成富Ni的金属间化合物,并且焊点会在IMC与Ni合金镀层之间开裂,研究认为主要是由于Ni元素的快速扩散导致的。新开发的Fe-Ni合金凸点下金属化层(UBM)材料与各种无铅焊料的固、液态界面反应过程中,界面金属间化合物的生长速度都变得相对缓慢。因此,本文采用Fe-Ni合金作为新型粘附层、阻挡层,以解决镀层中Ni扩散较严重的问题。选取铜/铜-钼/铜(三明治)结构的法兰作为镀层基体,采用氯化物-硫酸盐混合型镀液体系,电镀Ni、Fe-Ni合金。利用X射线衍射仪分析、激光共聚焦、扫描电镜等表征手段,对镀层及其共晶焊接界面的微观结构进行观察和分析。试验结果表明:由于Fe-Ni合金和Ni的阴极极化曲线不同,Ni离子析出电位高于FeNi离子,优先在Cu阴极上析出,相同的电镀工艺参数,Ni镀层厚度大于FeNi镀层。FeNi、Ni均为面心立方结构,FeNi镀层中Fe含量为55%。FeNi、Ni镀层遗传了 Cu基体的高低起伏,导致表面形成类似“花纹”的图案。由于Fe2+离子的引入,FeNi镀层整平能力强,镀层致密,晶粒细小,晶界不明显。相反,Ni镀层晶粒结合疏松,晶粒粗大,晶界较明显,而且镀层表面存在孔洞。经440℃共晶20min后,对两种界面体系的微观结构研究表面:AuSi/Ni界面有三种不同形貌的化合物生成,即属于斜方晶系的连续层Ni2Si、块状NiSi和(Ni,Ti)Si,NiSi化合物晶粒尺寸大于(Ni,Ti)Si化合物晶粒,而且NiSi化合物数量较少;AuSi/FeNi界面有四种形貌的化合物生成,即连续层(Ni,Fe)2Si相,椭圆岛状(Ni,Fe,Ti)Si2相,枝晶状和颗粒状化合物,这两种化合物均含50at%Si,其化学式可写为(Ni,Fe,Ti)Si,但是两种化合物中Fe固溶量有所差别,化合物1固溶了 11at%的Fe,而化合物2只固溶了 5at%的Fe。AuSi/Ni与AuSi/FeNi两种体系界面生成的化合物连续层的厚度、化合物晶粒的大小以及数量存在明显差别:AuSi/Ni界面生成的Ni2Si厚度明显大于AuSi/FeNi界面生成的(Ni,Fe)2Si厚度;AuSi/Ni界面的焊点中有比较粗大的NiSi相,(Ni,Ti)Si相弥散分布在焊点中。相反,AuSi/FeNi界面的焊点中都是一些比较细小的(Ni,Fe,Ti)Si和(Ni,Fe,Ti)Si2相,松散分布在AuSi焊点中。