РОЗРОБКА ОСНОВ ТЕХНОЛОГІЇ СПАЮВАННЯ МІДНИХ КОНТАКТІВ ПОРОШКАМИ ПРОМІЖНИХ ФАЗ СИСТЕМИ Cu-Sn (ID:240178)

ВСТУП Актуальність теми. Сучасний розвиток мікроелектронних з’єднань різко підвищує вимоги до якості з’єднань електронних компонентів. Вимоги є критичними, внаслідок тенденції до мінітюаризації електронних пристроїв та компонентів. З’єднання на основі олов’яних припоїв є чутливими до дефектів у міжфазній області. В технологічних процесах мідні контакти виготовляють на основі електролітичного осадження. Внаслідок цього, виникає необхідність у виготовленні плівок міді з бездефектною структурою. Найбільш поширеним методом осадження плівок міді є стаціонарний режим, теорія якого найкраще розроблена в наукових джерелах (посилання). Однак, стаціонарний режим має ряд недоліків, зокрема, нерівномірність товщини осадження. Нерівномірність осадження пов’язана з нестійкістю стаціонарного режиму, коли за рахунок флуктуацій утворені нерівності на катоді призводять до зменшення відстані між анодом і катодом, внаслідок цього збільшується густина струму осадження додатково ростуть нерівності. Для подолання даної проблеми використовують різного типу неоднорідні в часі режими осадження (імпульсний, реверсивний). Найбільш досконалі поверхні отримують в режимі реверсивного електроосадження, коли катод і анод періодично міняються місцями, за рахунок зміни полярності струму. Однак, в цьому разі енергетична ефективність процесу осадження знижується, оскільки нанесений прошарок періодично зтравлюється в місцях сформованих виступів. Мета дослідження полягає у використанні контактів з електролітично нанесеними прошарками міді для спаювання за допомогою порошків проміжних фаз системи Cu-Sn. Завдання дослідження: - ознайомитися з методикою електролітичного нанесення прошарків міді в стаціонарному, імпульсному реверсному та в режимі стохастичних коливань; - ознайомитися з методикою підготовки зразків для електролітичного осадження; - побудувати поляризаційну криву електроліту визначити основні стаціонарні точки осадження; - дослідити наявність гістерезису електроліту за допомогою циклічної вольтамперометрії; - здійснити електролітичне осадження зразків в стаціонарному, імпульсному реверсному та стохастичному режимах; - порівняти отримані результати електролітичного осадження; - здійснити спікання пластинок з електролітично нанесеними прошарками міді з порошками проміжних фаз Cu-Sn. Об’єктом дослідження є основні методи електролітичного осадження та методика спаювання мідних контактів за допомогою порошків проміжних фаз системи Cu-Sn. Предметом дослідження є методика спаювання мідних контактів за допомогою порошків проміжних фаз системи Cu-Sn. Методи дослідження: - аналіз наукових джерел; - використання досвіду зарубіжних та вітчизняних вчених в контексті дослідження; - побудова електричних характеристик електролітів осадження; - дослідження за допомогою растрової електронної мікроскопії. Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати дослідження можуть бути використані для розробки нових видів мікроелектронних з’єднань, припоїв що не містять свинцю, створення нових паяльних сумішей. РОЗДІЛ 1 ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНОГО ОСАДЖЕННЯ Для досягнення поставленої мети, спаювання мідних контактів за допомогою порошків системи Cu-Sn, зокрема, головною умовою є ретельна підготовка мідних поверхонь до спаювання. Оскільки для спаювання мідних пластинок необхідно використати електролітично осаджені мідні прошарки, то основним завданням є розробка технології осадження мідних прошарків із забезпеченням бажаної однорідності та структури поверхні. Варто зауважити, що процес отримання однорідних прошарків металу на пластинках є доволі складним завданням, оскільки важко досягти рівномірності покриття в стаціонарному режимі осадження. Нерівномірність з’являється у місцях флуктуаційних наростів металу на катоді, що забезпечує нестабільність осадження в стаціонарному режимі. Відповідно до цього, серед завдань створення технології спаювання мідних контактів з електросадженими прошарками міді є застосування нестаціонарних режимів отримання мідних прошарків, зокрема імпульсний реверсний режим, та режим стохастичних коливань. Для отримання прошарків міді з бажаними властивостями досить важливим є розуміння теорії процесів, що проходять під час отримання гальванічного покриття. Тому важливим є розуміння теорії електроосадження для досягнення рівномірного покриття та однорідності поверхні осадженої міді. Зокрема, необхідно дослідити вплив різних режимів осадження мідних контактів на якість спаювання з використанням суміші порошку з флюсом. Процес електроосадження міді лежить в основі технологій нанесення гальванічних мідних покриттів, електроформування деталей радіоелектронних пристроїв, виготовлення копій (реплік), рафінування міді та гідрометалургійного отримання міді. Гальванічні мідні покриття повинні мати щільно упаковану кристалічну структуру. Детальніше розглянемо основи теорії електролізу та отримання гальванічних покриттів.