電遷移過程中的其它失效機制
由于互聯(lián)焊點的特殊幾何結(jié)構(gòu)，電遷移過程中，焊點內(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，實際的電遷移過程是多種因素共同作用的結(jié)果。在不同的情況（實驗參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式、釬料成分、UBM層的材料及結(jié)構(gòu)）會有不同的主導(dǎo)因素導(dǎo)致焊點失效。
一些研究表明，高溫作用下的電遷移失效形式是焊盤消耗導(dǎo)致的斷裂，而并非是陰極界面空洞擴散導(dǎo)致的焊點斷路，KIM在研究不同焊盤表面工藝對電遷移性能的影響，試驗中發(fā)現(xiàn)在噴錫焊盤上130℃，50 4 A/cm 2 的試驗條件下，焊點的最終失效時因為焊盤的消耗而導(dǎo)致的焊點斷路，雖然焊點在點遷移作用下產(chǎn)生了空洞，但它并不是最主要失效機制，該試驗過程中雖然實際的試驗溫度僅為130℃，但我們知道試驗過程中仍存在焦耳熱的影響，焊點內(nèi)部的溫度比試驗溫度高很多，按Ke的理論及實驗，該過程的失效機制應(yīng)為空洞導(dǎo)致的擴散，但實際并非如此，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，但是金屬化層并沒有受到侵蝕。這主要由于實驗采用對接試樣形式，與互連凸點相比電流密度梯度和溫度梯度小很多，導(dǎo)致銅原子的擴散較慢，銅焊盤未受到侵蝕。
這兩個實驗結(jié)果表明電遷移過程中焊點的失效機制的主導(dǎo)因素不應(yīng)該只是溫度本身，不同的實驗條件下可能有不同的電遷移失效租到因素。
|
