锡基无铅焊料与基材间界面反应的热力学和动力学研究

焊点失效是半导体器件失效的主要原因之一，而焊点的显微组织在很大程度上决定了焊点的性能。因此，研究焊料与基材在焊接及随后服役过程中的界面反应对于焊料成分设计、焊接工艺设计、焊接界面显微组织的预测与控制以及半导体器件寿命的预测均具有十分的重要意义。本工作通过实验研究不同成分Sn基合金与金属Cu和Ni在不同温度经不同时间扩散后的界面反应产物的演化（包括反应产物类型、反应层厚度的变化），进而研究不同温度下合金系的相平衡和界面反应动力学，以国际上通用的相图热力学计算方法CALPHAD优化合金体系中各相的热力学性质，建立相关体系的热力学数据库；提出界面处中间相的形成判据；然后以扩散动力学模型模拟焊料与基板间界面反应的动力学通道及界面组织演化规律，并建立相关体系的动力学数据库；最终建立模拟焊点在焊接和随后热处理及元件服役过程中的组织演变的理论框架，为设计性能优良的焊点结构提供理论指导。