电场作用下CSP的失效行为

2014-01-22刘春忠崔献威刘志权

沈阳航空航天大学学报 2014年2期

刘春忠，崔献威，，吴迪，刘志权

(1.沈阳航空航天大学材料科学与工程学院，沈阳110136;2.中国科学院金属研究所，沈阳110016)

随着电子产品向便携化、微型化、高性能方向发展，芯片的集成度和印制电路板的组装密度不断提高，焊点尺寸及间距越来越小，焊点中的电流密度进一步提高，使焊料中的电迁移效应变得越来越显著。由于电迁移效应会直接导致焊点的电气性能失效而引起可靠性问题［1－4］，当前电迁移问题已经受到越来越多的关注和研究。

电子传导电信号的同时也在焊点的接口处产生了焦耳热，有时甚至会使焊点产生部分熔化。局部的焦耳热效应会加大焊点中的温度梯度，从而引起热迁移的发生，进而引起焊点寿命的降低［5－7］。

本文采用倒装芯片无铅互连焊点研究电迁移单因素对组织的影响，通过焊点间的电阻值的变化揭示组织演化过程，为无铅焊点的可靠性研究提供理论基础。

1 实验方法

本工作采用江阴长电科技有限公司提供的CSP焊点样品，样品结构如图1(a)所示。芯片尺寸为1 mm×1 mm，在其表面上均匀分布着成分为 95.5Sn3.8Ag0.7Cu 的 4 个焊球，焊球直径320 μm，球间距500 μm，与焊球下的 UBM 分为3层，4 000 Å 的 Cu，1 000 Å 的 Ti和 7.5 μm 的 Cu。经过回流过程芯片贴装在PCB板上，样品截面如图1(b)所示。回流设备为温控无铅回流炉，4个温区的温度分别为120℃、170℃、245℃、200℃。回流曲线如图2所示。