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
倒装芯片焊料接头的热迁移和直流电迁移问题分析
【摘要】：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。
直流电迁移中存在着极化效应。当一列菊花链型凸点进行直流电迁移时，在相间的凸点上的硅侧阴极的界面处会产生孔洞，因此很容易辨别直流电迁移。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（即图12.3中所示的上端）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。考虑图12.3（a）中所示的左侧的一对凸点，假设左边凸点中的电子向下流动，电迁移和热迁移都会使空位向硅侧接触区移动并在其附近产生孔洞。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。既然我们可从一对凸点中得到两种不同的结果，就可以将电迁移和热迁移的效果分离开来。若使用纯锡倒装芯片样品，单一组分的扩散问题则十分简单，可用标记的方法来测定净通量。如果所用凸点是锡铅共晶或者铅铟固溶体之类的二元组分，问题就会变得复杂。除了要考虑标记的运动外，还需要测量锡和铅（或铅和铟）通量引起的浓度变化。由于组分偏析的随机效应，共晶锡铅焊料的分析甚至要比铅铟固溶体更加复杂。
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处理倒装芯片焊料接头和复合焊料接头详细阅读
倒装芯片焊点接头加工时，首先进行UBM层的沉积，随后在UBM层上电镀形成厚的焊料凸点。随后，低温回流将两部分焊料连接在一起，形成一个复合焊料接头。在倒装芯片器件中，37Pb63Sn焊料的典型回流条件是：保持氮气气氛，峰值温度为220℃，停留时间为90 s。图4.2通过丝网印刷和结块在焊盘上制备共晶焊料的工艺步骤图4.3一对倒装芯片复合焊料接头的横截面示意......
2023-06-20
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共晶锡铅倒装芯片焊点的电迁移问题详细阅读
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
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焊料接头中电、热迁移引起的相分离加速现象详细阅读
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
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热迁移现象在未通电共晶锡铅焊料接头中的影响详细阅读
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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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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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
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