電遷移過(guò)程中的其它失效機(jī)制
由于互聯(lián)焊點(diǎn)的特殊幾何結(jié)構(gòu)，電遷移過(guò)程中，焊點(diǎn)內(nèi)部存在著電流聚集、溫度梯度、應(yīng)力梯度、化學(xué)濃度梯度等，實(shí)際的電遷移過(guò)程是多種因素共同作用的結(jié)果。在不同的情況（實(shí)驗(yàn)參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式、釬料成分、 UBM 層的材料及結(jié)構(gòu)）會(huì)有不同的主導(dǎo)因素導(dǎo)致焊點(diǎn)失效。
一些研究表明，高溫作用下的電遷移失效形式是焊盤(pán)消耗導(dǎo)致的斷裂，而并非是陰極界面空洞擴(kuò)散導(dǎo)致的焊點(diǎn)斷路， KIM 在研究不同焊盤(pán)表面工藝對(duì)電遷移性能的影響，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在噴錫焊盤(pán)上 130 ℃， 的試驗(yàn)條件下，焊點(diǎn)的最終失效時(shí)因?yàn)楹副P(pán)的消耗而導(dǎo)致的焊點(diǎn)斷路，雖然焊點(diǎn)在點(diǎn)遷移作用下產(chǎn)生了空洞，但它并不是最主要失效機(jī)制，該試驗(yàn)過(guò)程中雖然實(shí)際的試驗(yàn)溫度僅為 130 ℃，但我們知道試驗(yàn)過(guò)程中仍存在焦耳熱的影響，焊點(diǎn)內(nèi)部的溫度比試驗(yàn)溫度高很多，按 Ke 的理論及實(shí)驗(yàn)，該過(guò)程的失效機(jī)制應(yīng)為空洞導(dǎo)致的擴(kuò)散，但實(shí)際并非如此，這主要是由于電流的入口處存在嚴(yán)重的電流聚集，由于焦耳熱的作用入口處得溫度高于焊點(diǎn)的平均溫度，在溫度梯度的作用下銅原子向冷的方向遷移而錫原子向熱的方向遷移，加速了電載荷下銅原子從陰極遷出的速率，導(dǎo)致引線受侵蝕嚴(yán)重最終失效。一些研究表明，空洞的產(chǎn)生并不一定伴隨著金屬化層的侵蝕�？梢悦黠@看出在電子流入端由于原子的遷出已經(jīng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的空洞聚集，但是金屬化層并沒(méi)有受到侵蝕。這主要由于實(shí)驗(yàn)采用對(duì)接試樣形式，與互連凸點(diǎn)相比電流密度梯度和溫度梯度小很多，導(dǎo)致銅原子的擴(kuò)散較慢，銅焊盤(pán)未受到侵蝕。
這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電遷移過(guò)程中焊點(diǎn)的失效機(jī)制的主導(dǎo)因素不應(yīng)該只是溫度本身，不同的實(shí)驗(yàn)條件下可能有不同的電遷移失效租到因素。
|
