电迁移作用下SnPb与Ni(P)界面金属间化合物的极性生长

金属学报

2009, Vol. 45

Issue (2): 178-182

论文

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电迁移作用下SnPb与Ni(P)界面金属间化合物的极性生长

陆裕东^1;2;何小琦¹;恩云飞¹;王歆²;庄志强²

1. 信息产业部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术国家重点实验室;广州 510610\par
2. 华南理工大学材料学院特种功能材料教育部重点实验室; 广州 510640

POLARITY GROWTH OF INTERMETALLIC COMPOUND INDUCED BY ELECTROMIGRATION AT THE INTERFACE BETWEEN EUTECTIC SnPb AND Ni(P) FINISHES

LU Yudong ^1;2; HE Xiaoqi ¹; EN Yunfei ¹; WANG Xin ²; ZHUANG Zhiqiang ²

1. National Key Laboratory for Reliability Physics and Application Technology of Electrical Components; the 5th Electronics Research Institute of the Ministry of Information Industry; Guangzhou 510610
2. Key Laboratory of Special Functional Materials; Ministry of Education; College of Materials Science and Engineering; South China University of Technology; Guangzhou 510640

引用本文:

陆裕东何小琦恩云飞王歆庄志强. 电迁移作用下SnPb与Ni(P)界面金属间化合物的极性生长[J]. 金属学报, 2009, 45(2): 178-182.
, , , , . POLARITY GROWTH OF INTERMETALLIC COMPOUND INDUCED BY ELECTROMIGRATION AT THE INTERFACE BETWEEN EUTECTIC SnPb AND Ni(P) FINISHES[J]. Acta Metall Sin, 2009, 45(2): 178-182.

全文: PDF(13941 KB)

摘要:

采用球栅阵列封装 (BGA) 焊点研究共晶SnPb焊点中的电迁移行为, 分析了电迁移作用下SnPb焊点与Ni(P) 镀层界面金属间化合物 (IMC) 的极性生长
现象, 从原子迁移的角度提出了互连焊点微结构演化的微观机理. 焊点在焊接过程中形成厚度约为2 μm的Ni₃Sn₄ IMC层, 随后的120 ℃热处理并不会导致界面IMC的明显生长. 而电迁移作用下, 阳极焊点与镀层界面IMC出现异常生长, 同时阴极焊点与镀层界面IMC生长受到抑制, 最终在同一焊点中形成极性生长的现象. 界面IMC的极性生长与电迁移引起的原子通量有关, Sn原子通量方向与电子流方向相同, 而Ni 原子通量方向相反,导致阳极界面IMC的异常生长, 而相同的原子迁移特性导致阴极界面IMC的生长受到抑制.

关键词 ： SnPb, 焊点, 金属间化合物, 电迁移

Abstract：

The polarity growth of intermetallic compound (IMC) at the interface between eutectic SnPb BGA solder joints and Ni(P) finishes was investigated and the mechanism of microstructural evaluation was explained by the migration of atoms in interconnects. Ni₃Sn₄ IMC layer of 2 μm in thickness was formed during the soldering reaction and the subsequent annealing at 120 ℃ can not induce the visible growth of IMC. The IMC layer shows abnormal growth at the anode interface, while the growth at the cathode interface is restrained. Finally, the upper–side and lower–side interfaces of
the same solder joints show polarity effect on the growth of IMC. The polarity effect is related with the flux of atoms in interconnects. The direction of electron flow is consistent with the flux of Sn atoms, while opposite to the flux of Ni atoms. The flux of atoms induced the abnormal growth of IMC at the
anode interface but restrained the growth at cathode interface.

Key words： SnPb solder joint intermetallic compound electromigration

收稿日期: 2008-07-16

ZTFLH:

TG401

基金资助:

信息产业部电子第五研究所科技发展基金项目XF0726130和中国博士后科学基金项目20080430825资助

作者简介: 陆裕东, 男, 1979年生, 博士

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[1] Jang J W, Kim P G, Tu K N. J Appl Phys, 1999; 85: 8456
[2] Brandenburg S, Yeh S. Proceedings of Surface Mount International Conference and Exhibition, San Jose, CA: SMTA, 1998: 337
[3] Suh J O, Tu K N, Tamura N. J Appl Phys, 2007; 102: 063511
[4] Nah JW, Suh J O, Tu K N. J Appl Phys, 2005; 98: 013715
[5] Zhang L, Ou S, Huang J, Tu K N, Gee S, Nguyen L. Appl Phys Lett, 2006; 88: 012106
[6] Liang S W, Chang Y W, Chen C, Preciado J, Tu K N. J Electron Mater, 2008; 37: 692
[7] Nah J W, Suh J O, Tu K N, Yoon S W, Rao V S, Vaidyanathan K, Hua F. J Appl Phys, 2006; 100: 123513
[8] Aquawal R, Ou S, Tu K N. J Appl Phys, 2006; 100: 024909
[9] Huynh Q T, Liu C Y, Chen C, Tu K N. J Appl Phys, 2001; 89: 4332
[10] Lu Y D, He X Q, En Y F, Wang X. Adv Mater Res, 2008, 44–46: 905

[1]	丁宗业, 胡侨丹, 卢温泉, 李建国. 基于同步辐射X射线成像液/固复层界面氢气泡的形核、生长演变与运动行为的原位研究[J]. 金属学报, 2022, 58(4): 567-580.
[2]	周丽君, 位松, 郭敬东, 孙方远, 王新伟, 唐大伟. 基于飞秒激光时域热反射法的微尺度Cu-Sn金属间化合物热导率研究[J]. 金属学报, 2022, 58(12): 1645-1654.
[3]	张志杰, 黄明亮. 原位研究Cu/Sn-37Pb/Cu微焊点液-固电迁移行为[J]. 金属学报, 2020, 56(10): 1386-1392.
[4]	宫声凯, 尚勇, 张继, 郭喜平, 林均品, 赵希宏. 我国典型金属间化合物基高温结构材料的研究进展与应用[J]. 金属学报, 2019, 55(9): 1067-1076.
[5]	吉华,邓运来,徐红勇,郭伟强,邓建峰,范世通. 焊接线能量对5182-O/HC260YD+Z异种材料CMT搭接接头组织与性能的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(3): 376-388.
[6]	陈丽群, 邱正琛, 于涛. Ru对NiAl[100](010)刃型位错电子结构的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(2): 223-228.
[7]	曹丽华, 陈胤伯, 史起源, 远杰, 刘志权. 合金元素对中温Sn-Ag-Cu焊料互连组织及剪切强度的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(12): 1606-1614.
[8]	何贤美, 童六牛, 高成, 王毅超. Nd含量对磁控溅射Si(111)/Cr/Nd-Co/Cr薄膜结构与磁性的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(10): 1349-1358.
[9]	黄明亮, 孙洪羽. 倒装芯片无铅凸点β-Sn晶粒取向与电迁移交互作用[J]. 金属学报, 2018, 54(7): 1077-1086.
[10]	张敏, 慕二龙, 王晓伟, 韩挺, 罗海龙. TA1/Cu/X65复合板焊接接头微观组织及力学性能[J]. 金属学报, 2018, 54(7): 1068-1076.
[11]	康慧君, 李金玲, 王同敏, 郭景杰. 定向凝固Al-Mn-Be合金初生金属间化合物相生长行为及力学性能[J]. 金属学报, 2018, 54(5): 809-823.
[12]	耿林, 吴昊, 崔喜平, 范国华. 基于箔材反应退火合成的TiAl基复合材料板材研究进展[J]. 金属学报, 2018, 54(11): 1625-1636.
[13]	于宣, 张志豪, 谢建新. 不同Ce含量Fe-6.5%Si合金的组织、有序结构和中温拉伸塑性[J]. 金属学报, 2017, 53(8): 927-936.
[14]	赵宁,邓建峰,钟毅,殷录桥. 热迁移下Ni/Sn-xCu/Ni微焊点钎焊界面金属间化合物的演变[J]. 金属学报, 2017, 53(7): 861-868.
[15]	王大伟,修世超. 焊接温度对碳钢/奥氏体不锈钢扩散焊接头界面组织及性能的影响[J]. 金属学报, 2017, 53(5): 567-574.

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