本文關(guān)鍵詞： 微電子封裝 電遷移 無鉛焊點 有限元　出處：《浙江工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著微電子封裝焊點不斷向微型化、高封裝密度化方向發(fā)展,電遷移逐漸成為微互連焊點的重要失效機(jī)制,因此國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖組織(ITRS)將電遷移列為限制高密度封裝發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。本文針對無鉛焊點在電熱耦合作用下的微觀化合物結(jié)構(gòu)演化以及裂紋拓展問題進(jìn)行了研究,主要工作和結(jié)果如下:(1)搭建無鉛互連焊點電遷移試驗平臺,自行設(shè)計實驗測試裝置,進(jìn)行電遷移試驗測試。電遷移試驗進(jìn)行了三個方面的測試工作:針對芯片進(jìn)行了不同溫度環(huán)境和電流密度對芯片表面溫度影響的測試;針對無鉛焊點的化合物生長情況,在150℃的環(huán)境溫度和電流密度為1.8×104A/cm2的條件下,測試無鉛焊點的化合物生長及失效歷程,測試后將試樣在SEM電子顯微鏡下觀察其化合物結(jié)構(gòu)演化;最后,在150℃的環(huán)境溫度和電流密度為1.5×104A/cm2的條件下,測試無鉛焊點的裂紋形成及拓展,測試后將試樣在SEM電子顯微鏡下觀察其裂紋結(jié)構(gòu)的形成及拓展情況。(2)針對電遷移實驗進(jìn)行總結(jié)和分析。基于芯片溫度實際測量結(jié)果,總結(jié)芯片的溫度變化規(guī)律確定芯片在有限元分析時芯片表面的熱對流系數(shù)。針對試驗中電遷移誘致的互連焊點化合物生長進(jìn)行分析,研究通電兩焊點的化合物的生長角度變化速率、化合物生長角速率與截止電壓的關(guān)系,其中:左側(cè)焊點生長速率6.2%/10mv,右側(cè)焊點生長速率為12.6%/10mv。左側(cè)焊點角度變化速率為6.5度/10mv,右側(cè)焊點角度變化速率為12.75度/10mv;針對試驗中的空洞裂紋進(jìn)行總結(jié)分析,裂紋形成有兩種情形,一種是空洞間不斷融合形成的光滑圓潤的裂紋,一種是由于內(nèi)部應(yīng)力引起的脆性拓展裂紋。(3)對測試裝置進(jìn)行ANSYS有限元建模,結(jié)合試驗測試結(jié)果對測試裝置進(jìn)行熱電耦合分析,芯片的溫度分布與試驗的實測結(jié)果比較吻合�；谠用芏确e分法(ADI)對關(guān)鍵焊點的失效位置進(jìn)行預(yù)測并與焊點失效位置的SEM結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果表明:ADI法能較準(zhǔn)確地預(yù)測焊點電遷移失效的位置。
[Abstract]:With the development of microelectronic packaging solder joint to miniaturization and high packaging density, electromigration has gradually become an important failure mechanism of micro-interconnect solder joint. International Semiconductor Technology Roadmap (ITRSs). Electromigration is regarded as the key technology bottleneck to limit the development of high-density packaging. The microstructure evolution and crack expansion of lead-free solder joints under electrothermal coupling are studied in this paper. The main work and results are as follows: 1) setting up the electromigration test platform of lead-free interconnect solder joint, and designing the experimental test device by ourselves. The electromigration test was carried out in three aspects: the effect of different temperature environment and current density on the surface temperature of the chip was tested. The growth and failure history of lead-free solder joints were measured at 150 鈩，

本文編號：1451693