影響焊點失效機(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)散遷移的因素都會影響焊點的電遷移失效。

     焊點的電遷移效應(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，在130℃， 的實驗條件下加載 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。這主要時由于隨著焊點尺寸的減小，相同的電流密度下焊點發(fā)熱量較小，并且焊點的表面積與體積的比值變大導(dǎo)致焊點的散熱性變好。焊點電前一的失效問題本課題組也進(jìn)行了研究，在 120 ℃， 的實驗條件對低銀微焊點進(jìn)行了試驗，為加載 58h 后微觀形貌圖，可以看出焊點陰陽極化合物出現(xiàn)了明顯的極化效應(yīng)，但銅焊盤只是受到輕微侵蝕，這主要時因為本實驗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于薄的同層有較長的失效壽命，此外銅層較原子的遷移速率較慢，可見電遷移實驗過程中焊點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的電遷移壽命。專家研究了電流密度對元素擴(kuò)散系數(shù)的影響，結(jié)果表明電遷移的過程中焊點內(nèi)金屬原子的擴(kuò)散系數(shù)隨電流密度的增加而增大，并且焊點陽極的擴(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，陽極處由于原子的擠入產(chǎn)生壓應(yīng)力，這樣焊點兩級處產(chǎn)生應(yīng)力梯度，應(yīng)力梯度的存在也會影響金屬原子的擴(kuò)散。