丁二酮肟对钴电沉积层组织及其焊点界面IMC生长的影响

摘要

[目的]钴是下一代互连金属的重要材料，研究钴与焊料界面金属间化合物（IMC）的生长行为具有重要意义。[方法]采用计时电位法和循环伏安法分析DMG对钴沉积的电化学抑制行为。在基础镀液中添加150 mg/L DMG进行钴电沉积，通过扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜、电子背散射衍射等表征无添加剂与添加DMG时所得Co沉积层的表面粗糙度、晶粒尺寸及晶体结构。将Co沉积层与SAC305焊料在250℃下焊接1 min，随后在150℃下等温时效0～12 d，采用能谱仪和扫描电镜对比分析界面IMC（Co Sn₃）的形貌演变与生长动力学。[结果]所得Co沉积层的表面粗糙度Sa为0.324μm，平均晶粒尺寸为0.296μm,HCP（六方密堆积）相、FCC（面心立方）相钴的占比分别为79.7%和20.3%。焊接后形成的IMC为棱柱状CoSn₃，随等温时效的进行逐渐增厚。DMG质量浓度为150 mg/L时所得Co沉积层的CoSn₃晶粒在等温时效12 d后尺寸变得更加均匀，且表面附着小尺寸Ag₃Sn晶粒。[结论]添加剂DMG能有效降低Co沉积层的表面粗糙度、细化晶粒并调控晶体结构，所获得的平整钴层有助于与锡焊料形成稳定、均匀的金属间化合物层，有助于提升高密度互连与封装中电子产品的可靠性。

关键词

电镀钴 / 丁二酮肟 / 金属间化合物 / 生长动力学

基金资助

四川省自然科学基金面上项目（2025ZNSFSC0382）; 国家自然科学基金面上项目（22572020）