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
共晶锡银铜倒装芯片焊点中的电迁移研究
【摘要】：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
图9.11所示为无铅焊料凸点第一横截面，图9.11（a）~（d）分别是在电迁移试验前，与实验20 h、110 h、200 h之后的情况，温度为120℃，实验电流大小为1.5 A。电子流动方向为从镍UBM层到铜凸点焊盘。实验200 h后，在阴极有孔洞生成[图9.11（d）]。其孔洞形成过程比在9.4.1节中我们讨论过的共晶锡铅焊料要慢得多。但是，在阳极的金属间化合物被挤压成了小丘状。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9.11 无铅焊料凸点第一横截面
（a）实验前；（b）实验20 h后；（c）实验110 h后；（d）实验200 h后
图9.12所示为标记物a和标记物b在横截面上的运动。其标记物移动量远少于共晶锡铅焊料中的标记物的移动量。在焊料底部区域的标记物移动量更多（4号和5号标记物），它们比较接近被挤压出的金属间化合物。然而，接近化学镀镍UBM层的编号为1号~3号的标记物移动量很小。和共晶锡铅焊料相比，标记物在SnAg3.8 Cu0.7中的移动量要小得多，这表明后者的电迁移过程进行得比前者慢。
图9.12 标记物位置及位移量
（a）标记物位置；（b）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。在阴极处可以观察到孔洞的形成和镍基UBM层的溶解。然而，第一横截面显得很平坦，没有出现明显的凹陷或鼓包。在焊料基体中发现了镍铜锡三元合金化合物（在显微图中颜色较深），这一点与共晶锡铅焊料类似。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。距化学镀镍UBM层最远的合金，其距离为90μm，几乎到达了铜的阳极处。
图9.13 无铅焊料焊点的第二横截面的SEM照片
（图中分数均为原子百分数）
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2023-06-20
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