影響焊點(diǎn)失效機(jī)制的因素
電遷移的本質(zhì)是電載荷的作用下金屬原子延電流的方向發(fā)生擴(kuò)散遷移的現(xiàn)象，因此凡是直接或 間接影響金屬原子擴(kuò)散遷移的因素都會(huì)影響焊點(diǎn)的電遷移失效。
焊點(diǎn)的電遷移效應(yīng)與焊球的直徑有很大關(guān)系，研究表明當(dāng)焊球直徑減小到30 μ m時(shí)，在 130℃，50 4 A/cm 2 的實(shí)驗(yàn)條件下加載1000h后仍沒有電遷移效應(yīng)產(chǎn)生，并沒有出現(xiàn)因焊盤侵蝕或空洞形成而導(dǎo)致的失效。這主要時(shí)由于隨著焊點(diǎn)尺寸的減小，相同的電流密度下焊點(diǎn)發(fā)熱量較小，并且焊點(diǎn)的表面積與體積的比值變大導(dǎo)致焊點(diǎn)的散熱性變好。焊點(diǎn)電前一的失效問題本課題組也進(jìn)行了研究，在120℃，1.7610 4 A/cm 2 的實(shí)驗(yàn)條件對(duì)低銀微焊點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)，為加載58h后微觀形貌圖，可以看出焊點(diǎn)陰陽(yáng)極化合物出現(xiàn)了明顯的極化效應(yīng)，但銅焊盤只是受到輕微侵蝕，這主要時(shí)因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)采用的銅原子厚度為70 μ m，較厚的銅鍍層可以源源不斷的提供銅原子，在載荷的作用下相對(duì)于薄的同層有較長(zhǎng)的失效壽命，此外銅層較原子的遷移速率較慢，可見電遷移實(shí)驗(yàn)過程中焊點(diǎn)的失效壽命與失效形式與引線的厚度、寬度及UBM層結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。一些研究表明由于鎳具有較好的擴(kuò)散阻擋能力可以阻礙焊盤金屬原子的擴(kuò)散，鍍鎳浸金的表面處理具有較強(qiáng)的抗電遷移能力以致提高焊點(diǎn)的電遷移壽命。專家研究了電流密度對(duì)元素?cái)U(kuò)散系數(shù)的影響，結(jié)果表明電遷移的過程中焊點(diǎn)內(nèi)金屬原子的擴(kuò)散系數(shù)隨電流密度的增加而增大，并且焊點(diǎn)陽(yáng)極的擴(kuò)散系數(shù)比陰極大。電遷移過程中金屬原子定向遷移導(dǎo)致陰極界面處形成空洞或裂紋陽(yáng)極界面處形成原子堆積，陰極處由于金屬原子的遷出產(chǎn)生拉應(yīng)力，陽(yáng)極處由于原子的擠入產(chǎn)生壓應(yīng)力，這樣焊點(diǎn)兩級(jí)處產(chǎn)生應(yīng)力梯度，應(yīng)力梯度的存在也會(huì)影響金屬原子的擴(kuò)散。
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