白锡中的电迁移现象是很令人感兴趣的，因为大多数无铅焊料是锡基的。而在器件的工作温度下，电迁移主要是由晶格扩散产生的。在其各向异性电导率的影响下，它的微结构可能发生明显变化。然而，由于Ea与Ec在各向异性材料中不同，例如白锡晶粒内电场方向和电流方向之间会有一个夹角φ，如图8.14所示，这是各向异性导电材料的特有属性。......
2025-09-29
倒装芯片共晶焊点电迁移问题分析
【摘要】：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
我们测试两种焊料凸点并比较它们的电迁移现象。测试对象是锡铅共晶焊料和SnAg3.8Cu0.7，它们被置于硅晶片上化学镀UBM镍基薄膜和在印刷线路板上电镀铜焊盘之间，在标准大气压条件下，其测试温度为120℃（置于加热板上），测试电流为1.5A。焊点是用不锈钢模板，将焊膏丝网印刷后，在带炉中以240℃的峰值温度下回流两次形成的。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。在组装完成之后，芯片和基板间的缝隙，将用环氧树脂底部填料填充。UBM镍基薄膜上的金属间化合物经历了两次回流，而铜焊盘上的金属间化合物只经历了一次回流。
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。焊点与芯片的有效接触部分的直径是100μm。当施加1.5A的电流时，可以通过焊点与芯片的有效接触部分，计算出平均电流密度为3.8×104 A/cm2。这是以二氧化硅掩膜层露出的面积的一半为基础而计算得到的，而不是基于焊料凸点直径的一半得到的。
抛光处理过程会导致碳化硅和金刚石颗粒嵌入并残留在焊料的表面，这些颗粒的尺寸大约为1μm，它们被用作惰性扩散标记，来计算由电迁移驱动的原子扩散通量。用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱仪（EDS）、光学显微镜（OM）可以观察惰性标记物的运动和表面形貌的变化。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。在这个测试的最后，在垂直于第一次横切的方向上，样品又被横切了一次，以便用于扫描电子显微镜观察。两个横截面的原理如图9.8所示。(https://www.chuimin.cn)
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
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2025-09-29
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