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电子产品微型化推动封装技术由二维(2D)向三维(3D)发展,而多次回流工艺是3D封装普遍应用的技术。现有研究大都将多次回流简单归结为一次回流焊处理,所获得的多次回流界面反应机制与实际偏差较大。本文应用同步辐射实时成像及高压吹扫技术,分离多次回流钎焊过程各个阶段,并结合相应模拟手段,深入研究钎料合金成分、回流工艺参数、气泡缺陷、焊点尺寸下钎焊液固反应过程界面金属间化合物(IMC)生长机理及动力学,清晰地揭示出各Sn/Cu体系钎焊界面反应过程,并建立多次回流界面IMC生长模型。论文获得主要结论如下:1.Sn/Cu焊点多次回流保温阶段,界面IMC生长控制机制逐渐从Cu晶界扩散转变为体扩散,动力学时间指数由1/3趋近1/2;冷却阶段,界面IMC受Cu沉积作用快速生长,动力学时间指数为1;再加热阶段,Cu溶解度改变使界面IMC发生部分溶解,动力学时间指数为1,与冷却阶段互逆;基于此,建立Sn/Cu体系多次回流界面IMC生长物理模型。Sn-xCu/Cu焊点中Cu浓度升高,界面IMC生长速率增大,晶界扩散对界面IMC生长贡献相对减小;Sn-xAg/Cu焊点中,Ag3Sn纳米颗粒吸附在界面IMC晶粒表面,提高晶界扩散对界面IMC生长的贡献,且Ag3Sn尺寸越小、分布越弥散,效果越明显;TiO2纳米粒子能够抑制多次回流过程中界面IMC的生长,且温度越低,Sn-xTiO2/Cu焊点中Ti02含量越高,抑制效果越强。2.温度升高,保温时间延长,界面IMC尺寸、保温动力学时间指数增大;回流次数增多,界面IMC尺寸增大但平均生长速率降低;冷却速率加快,界面IMC平均生长速率增大,最终界面IMC尺寸、动力学时间指数减小。3.多次回流过程中,界面气泡与IMC会产生交互生长作用:IMC的生长、溶解及热胀冷缩会改变气泡尺寸;气泡隔绝液态钎料与Cu基板间接触,阻碍Cu向液钎内扩散,反过来抑制IMC生长。4.Sn/Cu及Sn-0.7Cu/Cu焊点尺寸减小,液钎中Cu浓度增大,IMC层厚度增大。Sn-3.5Ag/Cu焊点受Cu浓度和Ag3Sn颗粒的双重作用,尺寸减小,IMC层厚度先增大后减小。