電遷移引起的微小尺寸無鉛焊點的組織演化.pdf

1、隨著電子封裝互連焊點的尺寸越來越小，焊點內(nèi)的電流密度越來越大，電遷移逐漸成為影響封裝可靠性的關(guān)鍵問題之一引起廣泛關(guān)注。電子制造工業(yè)中已經(jīng)廣泛采用無鉛釬料代替SnPb共晶釬料，但是對于無鉛釬料電遷移現(xiàn)象的研究還不透徹，因此針對無鉛釬料中電遷移現(xiàn)象的研究非常緊迫而又具有重要的現(xiàn)實意義。本文針對SnAgCu系列無鉛釬料內(nèi)的電遷移現(xiàn)象進行探索，研究了電遷移對釬料組織以及金屬間化合物的形貌演化產(chǎn)生的影響，分析了焊點內(nèi)的電流分布，探討了金屬間化合物

2、特殊分布形貌的機制。
　　實驗過程中采用搭接與芯片—焊點—基板夾層兩種結(jié)構(gòu)的焊點，在通電不同時間后，對焊點中的釬料組織以及內(nèi)部金屬間化合物的演化進行了觀察比較。為了區(qū)分溫度對電遷移實驗結(jié)果的影響，在100℃下實施熱老化實驗。
　　電遷移實驗結(jié)果表明，在搭接焊點內(nèi)，通電后金屬間化合物的原始針狀形貌基本消失，然而并沒有觀察到明顯的陰極金屬間化合物被消耗，陽極金屬間化合物生長的極化效應(yīng)；相反兩側(cè)焊盤上方的金屬間化合物大致呈對稱分布

3、，而每一側(cè)的金屬間化合物厚度沿焊盤平面從焊點內(nèi)部向焊點外部呈現(xiàn)出一定的坡度。有限元模擬結(jié)果表明：通電過程中焊點內(nèi)的電勢呈扇狀分布，這與金屬間化合物的分布非常相像。另外在光學(xué)顯微鏡下觀察到焊盤與金屬間化合物界面處有暗灰色的新化合物生成，EDS成分分析結(jié)合Cu-Sn相圖分析表明新生成的化合物為Cu6Sn5。熱老化實驗結(jié)果表明：熱老化的試樣中金屬間化合物分布均勻，厚度上并沒有出現(xiàn)坡度，也沒有新化合物生成。
　　采用芯片—焊點—基板夾層結(jié)