我们称这一现象为热迁移或电迁移诱发的“相分离的共晶效应”，而关于热迁移的内容将会在本书第12章进行论述。这两种合金以图4.5中150℃等温线上的A、B两点表示。因此，若焊料中热迁移或电迁移导致了分离，仅意味着体积分数梯度的改变，而非化学势梯度的改变。因此，相比于PbIn等单相合金中，组分的改变可导致浓度梯度的改变从而产生阻碍相分离的作用力，共晶SnPb等两相混合物的相分离非常明显。......
2023-06-20
焊料接头相互作用引起剥落增加现象
【摘要】：如上一节中所讨论，Cu/Ni/Al薄膜UBM层上的6 Sn5颗粒会由于焊料接头另一个界面上的金属间化合物的相互作用而加速剥落。若在焊接接头的另一侧上没有金属，比如说，若在Cu/Ni/Al上仅有一个共晶SnCuAg焊点，那么，剥落现象在20次回流后才能观察到。而当Au/Ni金属间化层与凸点另一侧连接时，仅仅经历5次回流就能看到剥落现象。研究SnPb焊料和无铅焊料时都发现了类似的现象。事实证明，若我们在焊点的另一侧用纯Ni代替Au/Ni，金属间化合物的剥落现象增强。
如上一节中所讨论，Cu/Ni（V）/Al薄膜UBM层上的（Cu，Ni）6 Sn5颗粒会由于焊料接头另一个界面上的金属间化合物的相互作用而加速剥落。图3.24已经做出了展示。若在焊接接头的另一侧上没有金属，比如说，若在Cu/Ni（V）/Al上仅有一个共晶SnCuAg焊点，那么，剥落现象在20次回流后才能观察到。而当Au/Ni（P）金属间化层与凸点另一侧连接时，仅仅经历5次回流就能看到剥落现象。研究SnPb焊料和无铅焊料时都发现了类似的现象。
在熔融焊料中，原子扩散率大约是10-5 cm2/s，因此原子扩散穿过直径为100μm的熔融焊点只需要10 s。由于焊点的另一侧上有Au、Ni和P，可能使其中之一增强了。事实证明，若我们在焊点的另一侧用纯Ni代替Au/Ni（P），金属间化合物的剥落现象增强。纯Ni溶解到熔融焊料中，增强了Cu6Sn5化合物的溶解，并使Ni（V）层暴露在熔融焊料中。而Cu6Sn5的溶解增强则是由于形成了（Cu，Ni）6 Sn5，体积增加导致压应变很大。
图3.23 Al/Ni（V）/Cu薄膜上Sn-Ag-Cu焊料分别经过1次、5次、10次、20次回流后的界面SEM图像
（a）1次；（b）5次；（c）10次；（d）20次
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2023-06-20
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用于热迁移测试的共晶37Pb63Sn倒装芯片焊料接头的测试结构与图12.2很相似，其有11个凸点。而通电凸点附近的未通电的凸点将用来研究热迁移。图12.7所示为四个未通电的凸点在电迁移测试后的横截面SEM照片。图12.7四个未通电的凸点在电迁移测试后的横截面SEM照片图12.8所示为未通电凸点的横截面高倍照片，图中Sn和Pb的重新分配表现在：铅大量积累在了冷端（基板端），热端处（芯片端）没有锡积累。......
2023-06-20
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微型设备测焊料接头夏比冲击试验详细阅读
为了将夏比冲击试验应用于小型试样，例如，电子封装中的单个BGA或单个倒装芯片焊球接头，其焊球直径为760~1 000μm，我们搭建了微型夏比冲击试验机用于测试这些焊球与其基板的键合性质[4-7]，如图11.9所示。图11.9微型夏比冲击试验机照片微型夏比冲击试验机已被用于研究焊接到BGA基板上焊球的冲击韧性。图11.10所示为沿焊料凸点与金属间化合物相间界面脆性断裂的SEM照片。......
2023-06-20
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倒装芯片焊料接头的设计和材料选择详细阅读
而其中，倒装芯片焊点尺寸设计和焊料接头的材料选择取决于器件的具体应用和器件设计者所提供的规范。另外，至今还没有任何关于倒装芯片焊料接头电迁移测试的行业标准，而这些标准的建立将会给设计工作提供很大的帮助。鉴于倒装芯片焊料接头的设计细节和选择规则已超出了本书的范围，本书仅提供一些关于焊料接头可靠性问题的基本理解，从而使设计师在其电路设计中考虑到这些问题。......
2023-06-20
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焊料接头：可靠性与科学问题分析详细阅读
焊料接头随处可见。例如，2006年7月1日，欧盟颁布法令，禁止在消费类电子产品中使用含铅焊料。本书力求理解焊料接头可靠性问题的基本理论，特别是重点介绍了焊料反应和电迁移的科学问题。以锡铅共晶焊料的熔点456 K为例，室温和100℃分别接近它熔点的0.66和0.82。为了形成良好的焊料接头，熔化的焊料和固体铜之间的润湿反应依赖于化学助焊剂。......
2023-06-20
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SnPb共晶钎料润湿Cu薄膜的剥落现象分析详细阅读
当用薄的Cu膜替代厚的Cu箔时，薄膜上焊料润湿反应中会出现金属间化合物形态的极大改变。图3.12所示为沉积有100 nm Ti膜的氧化后Si晶片上沉积的870 nm厚的Cu薄膜与SnPb共晶焊料在200℃进行10 min润湿反应后的横截面SEM图像。图3.13所示为夹在两个具有Au/Cu/Cr三层薄膜结构的Si晶片之间的一片SnPb共晶焊料的横截面SEM图像。当这个现象发生时，焊料会与未润湿的基板直接接触，从而发生去润湿现象。当全部的Cu薄膜都被反应掉时，笋钉状Cu6 Sn5熟化过程变成保守型。......
2023-06-20
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如何优化芯片封装相互作用引起的热应力？详细阅读
Cu与超低k材料之间的热应力产生不仅与二者的热膨胀系数的不匹配有关，还受芯片-封装相互作用的的影响，这是一个相对较新的可靠性问题。然而，当超低k材料作为层间介电材料时，由于芯片-封装相互作用产生的热应力由焊料凸点和Cu/超低k材料多层结构共同承担，因此热应力可能在Cu/超低k材料的多层结构中引发介电材料的破裂。......
2023-06-20
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