在20~40 h的电迁移之后，第一横截面的共晶锡铅焊料表面上，能观察到阳极的铅的聚集和阴极的孔洞的形成。图9.10所示为同时具有焊料凸点的第一横截面的第二横截面。因此，上面的Z*计算可能是不精确的，结果只是指出共晶锡铅焊点中电迁移的大致趋势。......
2023-06-20
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。
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
有关电子软钎焊连接技术 材料、性能及可靠性的文章
- 详细阅读
-
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
-
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
-
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
-
共晶锡铅与共晶锡银铜倒装芯片焊点比较详细阅读
在9.4.1节和9.4.2节中，利用标记物的移动实验显示了电迁移在SnAg3.8 Cu0.7中比在共晶锡铅中慢得多。对于迁移率项，扩散率的差异会非常大；共晶锡铅焊料的扩散率可能会比共晶锡银铜大一个数量级。同时，较小的晶粒尺寸和锡铅焊料上形成的共晶片状界面可能导致扩散率增大。因此，在共晶锡铅焊料中的电迁移会更快。值得一提的是，锡铅倒装芯片焊点在高温下的电迁移存在一个很大的锡原子的反向扩散通量。该内容将在9.5节和9.7节进行讨论。......
2023-06-20
-
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
-
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
-
不通电的复合焊点热迁移问题详细阅读
图12.1倒装芯片焊料接头及焊料接头横截面基板上倒装芯片的示意；倒装芯片复合焊料接头的横截面；焊料接头横截面SEM照片为了利用电阻加热引起的温度梯度来研究热迁移，我们制备了两组倒装芯片试样。为了研究热迁移，我们也检测了附近没有通电的凸点。在整行没有通电的焊料接头中热迁移的影响是显而易见的，如图12.2所示，因为在这些凸点中，锡向硅侧迁移，铅向基板侧迁移。......
2023-06-20
相关推荐