在横截面的SEM照片中，可观察到几个非常大的AuSn4晶粒已分散在焊球中。在冷却期间，AuSn4会在焊料中均匀析出。然而在高温下经过几个小时的固态老化后，老化前分散在球栅阵列焊料接头中的一些AuSn4晶粒在焊料/Ni3Sn4界面处再次沉积为连续的一层。老化后的接头强度明显低于老化前的接头强度，且老化后的接头会沿着AuSn4层和Ni3Sn4层界面发生脆性断裂并失效。为了防止再沉积问题发生，可在焊料中添加1%的镍颗粒以保持AuSn4在焊料中的均匀分布。...
2023-06-20 理论教育
电子软钎焊连接技术 材料、性能及可靠性
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如何防止交流电迁移现象发生？详细阅读
互连中的电迁移通常是直流行为。人们经常对交流电流能否引发电迁移现象存在疑问，而一般我们认为交流电流对电迁移没有影响。换句话说，在60 Hz交流的每个周期的前半周期中，大量的空位（或原子）在电迁移的作用下在一个方向上跳跃，然后同等数量的空位在后半周期往相反的方向跳跃。然而，当电流分布不均匀时，尚不清楚交流电流是否可能引发电迁移。因为其物理过程是不可逆的，电迁移的交流效应可能会使在一个方向上的跳跃增强。...
2023-06-20 理论教育
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接触界面扁平型孔洞的动力学分析详细阅读
图9.17所示为扁平型孔洞在接触面上生长的原理示意。由于空位扩散场源所造成的沿界面的横向扩散通量可以写为图9.17扁平型孔洞在接触面上生长的原理示意式中，Dint是界面上的扩散率；b′是电流集聚区域宽度；ΔC为在孔洞顶端或孔洞生长前沿处，空位处于平衡态与高电流密度下的浓度差。假设孔洞的初始宽度是d，Jvoid是孔洞顶端的空位扩散通量。表9.3电迁移中扁平型孔洞生长速率的理论值与试验值之间的对比...
2023-06-20 理论教育
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电迁移中产生的熵增量对微观结构影响很大详细阅读
作为比较，在电迁移中主要的熵增来源于焦耳热：式中，jem为电流密度；φ为电势。取jem＝104 A/cm2，ρ＝10-5Ω·cm，可得其数量级与400 K温度附近1 000 K/cm温度梯度下的热迁移产生的熵增数量级相同。类似地，电迁移中其他来源的熵增都很小。因为由焦耳热或热传导产生的熵增比原子迁移产生的熵增大几个数量级，可想而知电迁移或热迁移中产生的熵增会大大影响微观结构。...
2023-06-20 理论教育
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电子风力对电迁移现象的影响详细阅读
是假想电荷数，它所表示的是电子与扩散原子之间动量交换的力的等效效果；eE是电子风力，在良导体中通常它是直接力的十倍左右，在金属的电迁移现象中电子风力的作用要远大于直接力。所以，在电迁移现象中，被增强的原子扩散通量方向通常与电子漂移通量方向一致。换句话说，它将会体验到更大的电子散射作用，以及更大的电子风产生的力的作用，从而将其推向下一个平衡位置，即该原子扩散前空位所在位置。...
2023-06-20 理论教育
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背应力与电迁移的相互作用及其影响详细阅读
铝条带长度与物质损耗的关系，可以用背应力的作用来进行解释。图8.6钛化氮基线上的一条铝质短条带的示意在分析这样的应力状态影响时，人们提出了在电场力和机械力的综合作用下的原子扩散过程为不可逆转的物理过程的设想。我们应注意到，上文中的背应力是由电迁移引起的，但外加应力和电迁移之间的相互作用是相同的。例如，在阳极施加的压应力会延缓电迁移现象。...
2023-06-20 理论教育
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电流与温度对金属间化合物厚度变化的影响详细阅读
如图10.6所示，三个试验温度下金属间化合物的生长有几个相同的特点。由试验结果可知，180℃时金属间化合物的生长速度要大于150℃时的速度，而在120℃时的生长速度总是最小的，这表明金属间化合物的生长速度随温度升高而增大。...
2023-06-20 理论教育
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润湿与固态反应比较分析详细阅读
2次润湿反应后的总反应产物与200℃下1 min润湿反应的产物数量相等。对同一组样品分别研究润湿反应和固态老化。图2.23所示为焊料凸点与Cu UBM层在2次润湿反应后的横截面光学显微镜照片。2次润湿后形成金属间化合物的平均厚度通过笋钉状金属间化合物的横截面积总和除以金属间化合物总长度而获得。图2.25所示分别为125℃、150℃及170℃温度下经500、1 000和1 500 h老化后测量得到的金属间化合物厚度。表2.1Cu消耗及金属间化合物生长的活化能...
2023-06-20 理论教育
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润湿反应和固态老化的形貌探究详细阅读
在SnPb共晶焊料与Ni间的润湿反应中，以及在大多数Sn基无铅焊料与Cu之间的润湿反应中，也可观察到笋钉状金属间化合物形貌。在图2.23、和所示的固态老化金属间化合物的形貌中，由于试样在老化前经过了两次润湿，故老化前Cu6Sn5一定具有笋钉状形貌。目前已发现笋钉状形貌在润湿反应中稳定存在，但在固态反应中不稳定。...
2023-06-20 理论教育
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块体镍与薄膜镍上的焊料反应研究详细阅读
图7.3所示为200~240℃下润湿反应中镍的消耗速率。图7.2240℃环境下，共晶锡铅焊料与镍反应一段时间后生成的Ni3Sn4的三维形貌SEM照片1 min；10min；40 min在UBM层的应用中，镍与熔融锡铅共晶焊料的反应速率较小是一大热点问题。然而，当镍/钛薄膜与熔融焊料发生反应时仍可观察到金属间化合物的剥落现象。NiSn3以片状形式快速生长，且这一过程能在镍的焊料镀层表面快速发生，从而降低其可焊性。...
2023-06-20 理论教育
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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 理论教育
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高效的表面贴装技术优化方案详细阅读
为了便于使所有引脚在0.5 min内形成连接，引线框架表面要包覆一层锡铅共晶焊料。考虑环境方面的因素，这层包覆材料已经由共晶锡铜合金或纯锡代替。然而，这些无铅的锡基涂层会引起锡须的自发生长。这些锡须可能会造成引脚间的短路，引起目前的一个可靠性问题。图1.4硅芯片和引线框架之间的引线键合示意图1.5引脚和基板之间的焊料接头示意...
2023-06-20 理论教育
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共晶SnPb与Cu箔的固态反应详细阅读
在这里将对温度超过200℃时熔融共晶SnPb和Cu之间的润湿反应与温度低于100℃时的相同体系的固态反应进行对比[15-17]。因此，还需要研究共晶SnPb和Cu之间在120~170℃温度范围内持续1 000 h的固态反应。图2.22所示为150℃老化3 d后，共晶SnPb焊料与Cu箔界面处的横截面聚焦离子束照片。当样品中Cu的量远高于Sn时，更倾向于生成Cu3 Sn而不是Cu6 Sn5，例如在9.6.1节中介绍的薄的SnPb共晶焊料在厚的Cu柱凸点上的情况。...
2023-06-20 理论教育
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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 理论教育
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Sn在Cu箔上的润湿反应优化研究详细阅读
在第3章中将讨论薄膜Sn和薄膜Cu之间的反应。熔融Sn和Cu之间的反应会生成Cu6 Sn5和Cu3 Sn，Cu6 Sn5具有笋钉状形貌，而Cu3 Sn具有层状形貌，这与共晶SnPb和Cu之间的熔融反应很相似。图2.19所示为40Sn60Pb在Cu上形成的圆顶形笋钉状Cu6 Sn5的SEM照片，该照片是将未与Cu反应的SnPb腐蚀掉后、暴露出来的笋钉状Cu6 Sn5的顶部俯视照片。...
2023-06-20 理论教育
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自然形成的锡须形态研究详细阅读
图6.1所示为锡铜共晶镀层上较长锡须的一张放大的SEM照片，该图中的锡须是长直状的，且其表面为沟槽状。图6.2所示为由聚焦离子束制得的锡铜焊料与铜界面处的高倍率照片。对于锡须生长而言，锡铜共晶焊料与纯锡焊料镀层之间最大的区别在于在晶界处是否存在Cu6Sn5析出相。图6.3垂直于晶须长度方向的锡须横截面TEM照片及[0 0 1]方向的电子衍射花样...
2023-06-20 理论教育