图1.4为将硅芯片和引线框架互连的引线键合示意。通常，倒装芯片技术的优点是封装尺寸小，I/O引脚数量大，性能好。倒装芯片互连技术已经在大型计算机中使用了30多年。倒装芯片焊料接头的横截面示意如图1.9所示。芯片上的焊料凸点采用蒸发技术进行沉积并通过刻蚀技术进行图案化获得，目前采用选择性电镀沉积法进行制备。BLM控制着固定体积焊球熔化时的高度，这是所谓“可控塌陷芯片互连”中“可控”的含义。......
2023-06-20
倒装芯片焊接连接处的化学反应分析
【摘要】：在倒装芯片焊料接头中，虽然这两种反应分别发生在间隔约100μm的焊料接头两侧，但由于Cu及其他贵金属和近贵金属可在很短的时间内扩散穿过100μm厚的焊料接头，因此这两个反应之间并不是互相独立的。回流过程中，焊料处于熔融状态的时间约为30 s，因此对于焊料凸点两侧的Cu原子而言，它们有足够的时间通过扩散而到达对侧，并实际影响对侧的化学反应。
一般而言，Si芯片侧的Cu-Sn反应属于第3章所讨论的焊料与Cu薄膜反应的情况，而基板侧的Cu-Sn反应则属于第2章中讨论的焊料与块体Cu反应的情况。在倒装芯片焊料接头中，虽然这两种反应分别发生在间隔约100μm的焊料接头两侧，但由于Cu及其他贵金属和近贵金属（如Au和Ni）可在很短的时间内扩散穿过100μm厚的焊料接头，因此这两个反应之间并不是互相独立的。举例来说：假设熔融焊料中的原子扩散系数为10-5 cm2/s，则Cu原子扩散穿过焊料凸点只需10 s。回流过程中，焊料处于熔融状态的时间约为30 s，因此对于焊料凸点两侧的Cu原子而言，它们有足够的时间通过扩散而到达对侧，并实际影响对侧的化学反应。即使在固态条件下，贵金属和近贵金属原子在Sn和Pb中也会发生间隙扩散，室温下的原子扩散系数接近10-8 cm2/s，那么这些原子扩散穿过厚度100μm的焊料凸点也只需数个小时。然而，固态老化的可靠性测试是在150℃下持续1 000 h，由于在熔融态及固态下原子快速扩散，因此不能忽略焊料凸点两侧反应的相互影响，正如图1.13所示及3.8节中所讨论的三元金属间化合物（Cu，Ni）6 Sn5或（Ni，Cu）3Sn4的剥落增强现象。
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倒装芯片共晶焊点电迁移问题分析详细阅读
我们测试两种焊料凸点并比较它们的电迁移现象。第一次回流在把焊料凸点印刷在芯片上后完成，第二次回流是为了组装芯片和印刷线路板。为了对焊料凸点电迁移进行实时观测，在电迁移测试之前，我们采用机械和化学方法将一对焊料凸点切为截面并抛光。为了可以进行观察，要时常暂停电迁移试验，所以观察是不连续的且在不同的时间下重复进行的。图9.8观察电迁移时所用倒装芯片焊点两个横截面的原理......
2023-06-20
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倒装芯片焊料接头的热迁移和直流电迁移问题分析详细阅读
直流电迁移中存在着极化效应。然而我们需要考虑的是电迁移过程中热迁移的贡献。当电迁移产生的焦耳热在焊料接头上引起了1 000℃/cm的温度梯度时就会出现热迁移。若假设硅芯片侧的温度较高，热迁移就会驱使主要扩散元素向下运动，其方向与下移电子引起的电迁移相同，因此电迁移和热迁移效应会累加。然而在右侧的凸点中，电迁移会使原子向与热迁移相反的方向运动，即这两种迁移效果互相抵消。......
2023-06-20
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倒装芯片焊点电迁移失效的形式详细阅读
图9.2焊点电流分布焊点电流分布二维仿真示意；焊点电流分布三维示意图9.3所示为倒装芯片焊点中电迁移损伤的一组SEM照片。由于孔洞的形成只能发生在硅晶片与阴极的接触一侧，也就是电子流入焊点的地方，所以说倒装芯片焊接中的电迁移失效模式是很独特的。......
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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如何避免芯片焊点时变熔化的倒装问题？详细阅读
对于某些共晶锡银铜倒装芯片焊点，当外加的电流密度高于5×104 A/cm2，并且试验温度在100℃左右时，就会发生熔化。然而，我们观测到在倒装芯片焊点中，由电迁移引起的熔化现象是在一定时间内才完成的。为何在倒装芯片焊料凸点内所产生的焦耳热如此之大，以及熔化为何需要时间都需要合理的解释。如9.2.4.节中所讨论的，当电流密度很高时，电迁移会在铝中造成损伤。......
2023-06-20
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倒装芯片焊点平均失效时间优化方案详细阅读
将n＝1.8，Q＝0.8 eV/原子的值代入该公式所得出的结果，被证实远远高估了倒装芯片焊点在高电流密度的平均失效时间。表9.2所示为倒装芯片焊点在三种不同的电流密度与温度下平均失效时间的计算值和测量值。这些发现表明倒装芯片焊点的平均失效时间对电流密度的微小增量都十分敏感。例如，在电流密度为2.25×104 A/cm2，温度为125℃时，无铅焊料的平均失效时间为580 h，而锡铅焊料却只有43 h。......
2023-06-20
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共晶锡银铜倒装芯片焊点中的电迁移研究详细阅读
相比之下，共晶锡铅焊料在电迁移过程中，没有化合物被挤压出来。图9.12标记物位置及位移量标记物位置；标记物在无铅焊料焊点的一个横截面表面的移动量样品在垂直于第一横截面的方向进行了第二次横切，图9.13所示为其SEM照片。在电迁移的过程中，该合金生长并穿透了焊料凸点的整个横截面。图9.13无铅焊料焊点的第二横截面的SEM照片......
2023-06-20
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