影响焊点失效机制的因素

     电迁移的本质是电载荷的作用下金属原子延电流的方向发生扩散迁移的现象，因此凡是直接或  间接影响金属原子扩散迁移的因素都会影响焊点的电迁移失效。

     焊点的电迁移效应与焊球的直径有很大关系，研究表明当焊球直径减小到30 μ m时，在 130℃，50 4 A/cm 2 的实验条件下加载1000h后仍没有电迁移效应产生，并没有出现因焊盘侵蚀或空洞形成而导致的失效。这主要时由于随着焊点尺寸的减小，相同的电流密度下焊点发热量较小，并且焊点的表面积与体积的比值变大导致焊点的散热性变好。焊点电前一的失效问题本课题组也进行了研究，在120℃，1.7610 4 A/cm 2 的实验条件对低银微焊点进行了试验，为加载58h后微观形貌图，可以看出焊点阴阳极化合物出现了明显的极化效应，但铜焊盘只是受到轻微侵蚀，这主要时因为本实验采用的铜原子厚度为70 μ m，较厚的铜镀层可以源源不断的提供铜原子，在载荷的作用下相对于薄的同层有较长的失效寿命，此外铜层较原子的迁移速率较慢，可见电迁移实验过程中焊点的失效寿命与失效形式与引线的厚度、宽度及UBM层结构有很大关系。一些研究表明由于镍具有较好的扩散阻挡能力可以阻碍焊盘金属原子的扩散，镀镍浸金的表面处理具有较强的抗电迁移能力以致提高焊点的电迁移寿命。专家研究了电流密度对元素扩散系数的影响，结果表明电迁移的过程中焊点内金属原子的扩散系数随电流密度的增加而增大，并且焊点阳极的扩散系数比阴极大。电迁移过程中金属原子定向迁移导致阴极界面处形成空洞或裂纹阳极界面处形成原子堆积，阴极处由于金属原子的迁出产生拉应力，阳极处由于原子的挤入产生压应力，这样焊点两级处产生应力梯度，应力梯度的存在也会影响金属原子的扩散。