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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 5/2019

01.02.2019 | Review

Size effect on interface reaction of Sn–xCu/Cu solder joints during multiple reflows

verfasst von: Ru Huang, Haoran Ma, Shengyan Shang, Anil Kunwar, Yunpeng Wang, Haitao Ma

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 5/2019

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Abstract

At present, electronic products are developing in the direction of miniaturization and integration, which leads to the downsizing of solder bump in the packaging process. Moreover, micro solder bumps often require undergoing multiple reflow processes due to the improvement of packaging technology, which has a great influence on interface reaction. Hence, it is necessary to study the effects of solder composition, bump size and reflow cycle on interfacial reaction between solder alloys and Cu substrates. In this experiment, Sn–xCu (x = 0, 0.7, 2.0 wt%) alloys with diameter of 200 µm, 500 µm, and 800 µm were soldered to Cu substrates at 250 °C for 1 min, and then reflowed 20 cycles totally. The size effect of micro solder joints on the growth of IMC after multiple reflows was analyzed. At the same time, the impact of Cu concentration inside the bulk solder on the interfacial reaction during multiple reflows was explored. This experiment finds that the diameter of IMC grains increases with the decrease of solder ball diameter after one reflow cycle, and a significant size effect occurs in Sn/Cu solder bump. As the number of reflow cycle increases, the size effect on interface reaction is more pronounced. The most direct kinetic factor of this phenomenon is that the average Cu concentration in the small-sized solder ball rises faster than the others. When the number of reflow cycle reach to nine times, the lateral growth rate of IMC grains begins to surpass the longitudinal growth rate, and the morphology of IMC grains becomes flat. This phenomenon is especially evident in the small-sized solder ball. Moreover, the addition of Cu element in solder promotes ripening reaction resulting in the lateral growth of IMC. Cu6Sn5 micro particles appearing at the Sn/Cu, Sn–0.7Cu/Cu interface hinder the grain boundary motion and inhibit the lateral annexation of IMC grains, thereby suppressing the lateral growth of IMC.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat A.S.M.A. Haseeb, Y.M. Leong, M.M. Arafat, Intermetallics 54, 86–94 (2014)CrossRef A.S.M.A. Haseeb, Y.M. Leong, M.M. Arafat, Intermetallics 54, 86–94 (2014)CrossRef
2.
3.
Zurück zum Zitat C.W. Chen, T.C. Chiu, Y.T. Chiu et al., Intermetallics 85, 117–124 (2017)CrossRef C.W. Chen, T.C. Chiu, Y.T. Chiu et al., Intermetallics 85, 117–124 (2017)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat S.S. Ha, J.K. Jang, S.O. Ha et al., Microelectron. Eng. 87(3), 517–521 (2010)CrossRef S.S. Ha, J.K. Jang, S.O. Ha et al., Microelectron. Eng. 87(3), 517–521 (2010)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat C.C. Chang, Y.W. Lin, Y.W. Wang et al., J. Alloys Compd. 492(1–2), 99–104 (2010)CrossRef C.C. Chang, Y.W. Lin, Y.W. Wang et al., J. Alloys Compd. 492(1–2), 99–104 (2010)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat H.T. Ma, H.R. Ma, A. Kunwar et al., J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 29(1), 602–613 (2018) H.T. Ma, H.R. Ma, A. Kunwar et al., J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 29(1), 602–613 (2018)
8.
9.
12.
Zurück zum Zitat L. Qu, H.T. Ma, H.J. Zhao et al., Appl. Surf. Sci. 305(12), 133–138 (2014)CrossRef L. Qu, H.T. Ma, H.J. Zhao et al., Appl. Surf. Sci. 305(12), 133–138 (2014)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat S. Li, Y. Du, L. Qu et al., ICEPT, 937–939 (2014) S. Li, Y. Du, L. Qu et al., ICEPT, 937–939 (2014)
14.
Zurück zum Zitat M.L. Huang, F. Yang, N. Zhao et al., Mater. Lett. 139, 42–45 (2015)CrossRef M.L. Huang, F. Yang, N. Zhao et al., Mater. Lett. 139, 42–45 (2015)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat L. Qu, N. Zhao, H.J. Zhao et al., Scripta Mater. 72–73(2), 43–46 (2014)CrossRef L. Qu, N. Zhao, H.J. Zhao et al., Scripta Mater. 72–73(2), 43–46 (2014)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat H. Ma, A. Kunwar, Z. Liu et al., J. Mater. Sci.: Mater Electron. 29(6), 4383–4390 (2018) H. Ma, A. Kunwar, Z. Liu et al., J. Mater. Sci.: Mater Electron. 29(6), 4383–4390 (2018)
17.
18.
19.
Zurück zum Zitat X.P. Li, J.M. Xia, M.B. Zhou et al., J. Electron. Mater. 40(12), 2425 (2011)CrossRef X.P. Li, J.M. Xia, M.B. Zhou et al., J. Electron. Mater. 40(12), 2425 (2011)CrossRef
Metadaten
Titel
Size effect on interface reaction of Sn–xCu/Cu solder joints during multiple reflows
verfasst von
Ru Huang
Haoran Ma
Shengyan Shang
Anil Kunwar
Yunpeng Wang
Haitao Ma
Publikationsdatum
01.02.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 5/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-00758-7

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