电子软钎焊连接技术：材料、性能及可靠性

本书主要介绍了软钎焊中铜与锡之间的反应问题以及外部应力对焊料接头可靠性的影响。全文共分为三部分：第一部分导论（第1章）为倒装芯片焊接技术概述，主要介绍了倒装芯片技术的重要性及目前存在的问题，还阐述了电子封装技术的未来趋势及焊料连接技术在电子封装技术中的重要作用；第二部分（第2章-第7章）为金属铜与金属锡的反应问题，主要介绍了块状及薄膜状样品中互连界面处铜锡间的反应问题；第三部分（第8章-第12章）为外部应力对焊料接头的可靠性的影响，主要介绍了焊料接头中的电迁移和热迁移现象、基本原理及对互连接头造成的应力影响等等。 本书可为电子制造行业里从事焊料连接技术的工程师和科学家提供一个参考，同时本书也可作为高年级本科生及研究生学习电子封装技术可靠性理论的参考教材。

杜经宁（ King-Ning Tu），男，博士，著名华人材料学者，现任美国加州大学洛杉矶分校材料科学与工程学系教授。曾在国际半导体生产巨头IBM公司顶尖的华生研究中心工作长达25年。发表高水平学术论文400篇以上，总被引次数超过20800次，影响因子达77，其中单篇引用率超过100次的多达18篇，授权美国发明专利11项。 赵修臣，男，博士，副教授，任北京理工大学电子封装技术专业责任教授兼教学主任，国防科技工业元器件封装技术创新中心专家委员会委员。主要从事电子封装材料与先进封装技术、电子器件互连可靠性测试分析、微纳材料制备及应用、新型合金研制等方面的研究，先后主持并参与完成了科工局基础科研、国家科技支撑、总装预研、总装预研基金及航天创新基金等多项科研工作，在CHEM ENG J、J ALLOY COMPD、J COLLOID INTERF SCI、JPCC、RSC ADV、PCCP、JMSE、MSEA等国内外学术期刊发表学术论文八十余篇，获批国家发明专利十余项，并于2018年获得中国产学研合作创新成果二等奖1项。

1 导论 1.1 焊料接头简介 1.2 无铅焊料 1.2.1 共晶无铅焊料 1.2.2 高温无铅焊料 1.3 焊料焊接技术 1.3.1 表面贴装技术 1.3.2 针通孔插装技术 1.3.3 可控塌陷倒装芯片焊接技术 1.4 软钎互连技术中的可靠性问题 1.4.1 锡须 1.4.2 芯片直接贴装中界面金属间化合物的剥落 1.4.3 热机械应力 1.4.4 冲击断裂 1.4.5 电迁移和热迁移 1.4.6 基于非平衡热力学的可靠性科学 1.5 电子封装的未来趋势 1.5.1 小型化趋势 1.5.2 集成封装的发展趋势--SIP,SOP与SOC 1.5.3 芯片-封装相互作用 1.5.4 无焊料接头 参考文献 2 块体样品中的铜锡反应 2.1 引言 2.2 SnPb共晶焊料在Cu箔上的润湿反应 2.2.1 笋钉状Cu6Sn,与Cu之间的晶体学关系 2.2.2 Cu在与SnPb共晶焊料钎焊反应中的消耗速率 2.3 SnPb焊料在Cu箔上的润湿反应与焊料成分的函数关系 2.4 纯sn在Cu箔上的润湿反应 2.5 Sn-Pb-Cu三元相图 2.5.1 200℃和170℃的Sn-Pb-Cu三元合金相图 2.5.2 5Sn95Pb/Cu反应和350℃的Sn-Pb-Cu三元合金相图 2.6 共晶SnPb在Cu箔上的固态反应 2.7 润湿和固态反应的对比 2.7.1 润湿反应和固态老化的形貌 2.7.2 润湿反应和固态老化的动力学 2.7.3 由吉布斯自由能变化速率控制的反应 2.8 无铅共晶焊料在厚Cu凸点下金属化层上的润湿反应 参考文献 3 薄膜样品中的铜锡反应 3.1 引言 3.2 Sn/Cu双层薄膜中的室温反应 3.2.1 掠入射X射线衍射的物相分析 3.2.2 Cu6Sn5和CulSn的生长动力学 3.2.3 铜是扩散主元 3.2.4 Cu6Sn5和Cu3Sn连续形成的动力学分析 3.2.5 界面反应系数的原子模型 3.2.6 Cu和sn薄膜中应变的测量 3.3 SnPb共晶钎料在Cu薄膜上润湿反应中的剥落现象 3.4 高铅钎料在Au/Cu/Cu-Cr薄膜上无剥落现象