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广东省平博金属质料有限公司
随着“后摩尔时代”的来临，小芯片异构集成将成为半导体封装的主流趋势。为实现无邪的�？榛珊推舷低臣�，小芯片往往需要在3D偏向上举行封装。然而，3D封装手艺也带来了一些挑战，如大功率电子元件散热问题和对差别热敏部件的互连要求。在这种情形下，激光焊接作为一种局部非接触加热的焊接工艺，逐渐成为了一种替换古板回流焊接的要领。
实验设计与效果
为了研究激光焊接和回流焊接对焊点界面IMC（金属间化合物）生长的影响，工程师接纳直径为100μm的SAC305焊料球，在含有Ni-P UBM（镍磷合金底层）的硅基中介层上举行焊接。实验中，激光焊接的能量设定为7.5mJ，回流焊的峰值温度设为250℃。
实验效果显示，差别焊接工艺下获得的SAC305微凸点的界面IMC及焊料基体的厚度和形貌保存显著差别。激光焊接后的界面IMC呈颗粒状，厚度约为0.6μm；而回流焊后的IMC则呈针状，厚度抵达1.3μm。别的，激光焊接后的微凸点基体中保存小粒状的(Cu, Ni)6Sn5颗粒，回流焊后的微凸点基体中则视察到相对较大的IMCs颗粒。同时，Ni-P UBM在回流焊历程中被大宗消耗，而在激光焊接历程中的消耗较少。
在150°C等温老化条件下，无论是激光焊接照旧回流焊接，IMC的厚度都随老化时间的增添而增添。经由一准时间的老化，激光焊接微凸点中的(Cu, Ni)6Sn5颗粒由小颗粒状转变为扇贝状，回流焊微凸点中的IMC则由针状逐渐生长为短棒状。只管激光焊接的(Cu, Ni)6Sn5颗粒体积较小，但由于其晶界较大，原子扩散更容易导致晶粒生长速率显着加速。然而，激光焊接后的IMC厚度仍然显着薄于回流焊接后的IMC。
剪切强度剖析
刚焊接完成时，激光焊接微凸点的剪切强度略高于回流焊接微凸点。工程师以为这是由于激光焊接历程中析出的细小颗粒较多，有助于抑制裂纹扩展。然而，当老化时间抵达100小时时，两种焊接工艺下的微凸点剪切强度均泛起显着下降。随着老化时间的进一步增添，剪切强度的转变趋于平缓。别的，关于多次回流历程而言，激光焊接能够使微凸点坚持更高的剪切强度。随着回流次数的增添，激光焊接和回流焊微凸点的剪切强度均略有下降。
综上所述，激光焊接和回流焊接在焊点界面IMC生长和剪切强度方面保存显着差别。激光焊接具有局部非接触加热、温度转变快等优点，能够在一定水平上提高焊点的使用可靠性。然而，在现实应用中，还需凭证详细需求和条件来选择合适的焊接工艺。
