芯片级封装互连体在电流作用下的损伤行为.pdf

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1、第30卷第5期2013年l0月沈阳航空航天大学学报Jo咖alofShenyaIlgAerospaceUniVersityV01．30No．50ct．2013文章编号：2095—1248(2013)05—0054一06芯片级封装互连体在电流作用下的损伤行为郑凯1，刘春忠1，刘志权2(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材料科学沈阳国家(联合)实验室，沈阳110016)摘要：随着电子封装互连焊点尺寸的不断减小，其电流密度越来越大，产生大量的焦耳热，焊点在服役中受到热场和电场共同作用，导致焊点的熔断失效。本文在常温环境和低温环境下分别加载

2、1．0A恒定电流的作用下，分析了csP(ctlipsizePackage，即芯片级封装)样品的失效过程以及在不同服役条件下的sn一3．8Ag一0．7cu微焊球横截面的组织变化。得出互连体的失效行为分为三个阶段，并观察到互连焊点的界面处化合物cu。sn，在PCB(Printedcircuitbo和，即印刷电路板)端界面处的生长和芯片端uBM(underBallMetal，即凸点下金属层)层cu的消耗，同时得到降低其环境温度抑制csP样品失效的结论。关键词：微电子封装；失效；电迁移；孔洞；熔断中图分类号：耵蚪06文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248

3、．2013．05．012DegradationmechaIlismsofchipscalepackagesolderinterconnectsbyelectrical10adingZ脏NGKail，UUChun—zhon91，LIUZ拍一quall2(1．collegeofMateria1scienceandEngineering，shenyaIlgAemspaceunjversity，shenyaIlg110136；2．ShenyangMatI斑alScienceNaIionalLab，InstitIlteofMetalResearch，ChineseAcademyofSci

4、ences，Shenyang110016)Abstr眦t：IIlIIlicroelec缸Dnicpackaging，asmesizeofmesolderconnectionbecomessmaller，mecⅢentdensi够increasedcontinuously，whichgeneratesgreatjouleheat，andmetemperatIlreofcomponentsisraised．Asaresult，t11es01derjointsaresu场ecttothecombinedactionofbothelectricfieldandmemalfield，le

5、adingtothefailureofmesol(1erjoint．Thispaperanalyzest11efailureofCSPsaInple，and廿lecross—sectionalIIlicro—s呱ctural缸allsfo衄ationofSn一3．8Ag—O．7Cusolderjointsindi骶rentserVicesittlations，under1．0Aelectriccun．ematroomtemperatureandlowtemperamre．Therearet11reestagesint11ef射lurebehaViorofS01derinterc

6、onnects．ThepaperobservesthegrowthofCu6Sn5compoundsofPCBsideinte西aceaIldt11edegradationofCuofchipsideintemceint11esolderjoint，aIlddrawstheconclusionthatmefailureofmes01derinterconnectswassuppressedbydecreasingmetemperatureofthesolderjoims．Keywords：IIlicroelec仃onjcpackaging；failure；elec仃。一IIli

7、gration；Void；melting随着电子产品焊点尺寸的日益减小，其焦耳热效应越来越严重，原因有两个方面，一是A1引线电阻的增加，它是倒装芯片最主要的热源⋯；二是封装互连焊点的特征尺寸越来越小，互连焊点局部的平均电流密度持续提高，进而产生了大量的焦耳热‘2。1。两者共同作用下，导致芯片温度快速升高，以致于造成焊点熔断失效，这也成为电子封装技术的一个重要的可靠性问题‘4

8、。我们知道，电迁移和热迁移是电子产品在服役过程中焊点失效的两种重要方式。在一些电迁收稿日期：2012—11—25作者简