黄明亮
,
周少明
,
陈雷达
,
张志杰
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00401
研究了Cu/Sn/Ni-P线性焊点在150和200℃,电流密度1.0×104 A/cm2的条件下化学镀Ni-P层消耗及其对焊点失效机理的影响.结果表明,在Ni-P层完全消耗之前,阴极界面的变化表现为:伴随着Ni-P层的消耗,在Sn/Ni-P界面上生成Ni2SnP和Ni3P;从Ni-P层中扩散到钎料中的Ni原子在钎料中以(Cu,Ni)6Sn5或(Ni,Cu)3Sn4类型的IMC析出,仅有很少量的Ni原子能扩散到对面的Cu/Sn阳极界面.当Ni-P层完全消耗后,阴极界面的变化主要表现为:空洞在Sn/Ni2SnP界面形成,Ni3P逐渐转变为Ni2SnP,空洞进一步扩展形成裂缝,从而导致通过焊点的实际电流密度升高、产生的Joule热增加,最终导致焊点发生高温电迁移熔断失效.
关键词:
电迁移
,
化学镀Ni-P
,
界面反应
,
金属间化合物
,
失效
陈雷达
,
周少明
,
黄明亮
稀有金属材料与工程
研究了温度为150℃,电流密度为5.0×103A/cm2的条件下电迁移对Ni/Sn/Ni-P(Au)线性接头中界面反应的影响.结果表明电流方向对Ni-P层的消耗起着决定作用.当Ni-P层为阴极时,电迁移加速了Ni-P层的消耗,即随着电迁移时间的延长,Ni-P层的消耗显著增加;电迁移100 h后Ni-P层消耗了5.88 μm,电迁移200 h后Ni-P层消耗了13.46μm.在Sn/Ni-P的界面上形成了一层Ni2SnP化合物而没有观察到Ni3Sn4化合物的存在,多孔状的Ni3P层位于Ni2SnP化合物与Ni-P层之间.当Ni-P层为阳极时,在电迁移过程中并没有发现Ni-P层的明显消耗,在Sn/Ni-P的界面处生成层状的Ni3Sn4化合物,其厚度随着电迁移时间的延长而缓慢增加,电迁移200 h后Ni3Sn4层的厚度达到1.81 μm.
关键词:
电迁移
,
Ni-P
,
Ni
,
界面反应
,
金属间化合物
黄明亮
,
陈雷达
,
周少明
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00601
研究了温度为150℃,电流密度为5.0×103 A/cm2的条件下电迁移对Ni/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊点界面反应的影响.回流焊后在Sn3.0Ag0.5Cu/Ni和Sn3.0Ag0.5Cu/Cu的界面上均形成了(Cu,Ni)6Sn5型化合物.时效过程中界面化合物随时效时间增加而增厚,时效800 h后两端的化合物并没有发生转变,仍为(Cu,Ni)6Sn5型.电流方向对Cu基板的消耗起着决定作用.当电子从基板端流向芯片端时,电流导致基板端Cu焊盘发生局部快速溶解,并导致裂纹在Sn3.0Ag0.5Cu/(Cu,Ni)6Sn5界面产生,溶解到钎料中的Cu原子在钎料中沿着电子运动的方向向阳极扩散,并与钎料中的Sn原子发生反应生成大量的Cu6Sn5化合物颗粒.当电子从芯片端流向基板端时,芯片端Ni UBM层没有发生明显的溶解,在靠近阳极界面处的钎料中有少量的Cu6Sn5化合物颗粒生成,电迁移800 h后焊点仍保持完好.电迁移过程中无论电子的运动方向如何,均促进了阳极界面处(Cu,Ni) 6Sn5的生长,阳极界面IMC厚度明显大于阴极界面IMC的厚度.与Ni相比,当Cu作为阴极时焊点更容易在电迁移作用下失效.
关键词:
电迁移
,
Ni/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu
,
界面反应
,
金属间化合物
