【摘要】：電子產(chǎn)品的微型化使得集成電路不斷向著高集成化、高性能化、高密度和小間距方向發(fā)展,這使得焊點或焊線間距減小。這不僅對電子產(chǎn)品的制造工藝提出了嚴(yán)苛的要求,也對電子產(chǎn)品服役可靠性提出了更嚴(yán)刻的要求。電子器件密集度的增加,間距的減少也為電化學(xué)遷移(ECM)導(dǎo)致器件絕緣失效提供了便利條件,使其成為目前集成電路失效的常見原因之一。電化學(xué)遷移現(xiàn)象是指由于某一電極的溶解而形成金屬離子,金屬離子通過電解質(zhì)運動到另一電極發(fā)生還原沉積形成金屬沉積物的過程。電壓、電極間距、電解質(zhì)濃度等都是ECM的重要影響因素。本文采用水滴實驗方法,基于Sn、Sn0.7Cu、Sn3Ag、Sn9Zn四種無鉛釬料,選用1.5V、3V、5V、8V的外加電壓,0.3mm、0.5mm及0.7mm的電極間距,0mM/L、1mM/L、30mM/L、500mM/L的NaCl溶液濃度,研究了電壓、電極間距、NaCl溶液濃度對ECM行為的影響。主要結(jié)論如下:(1)ECM存在孕育期,孕育期內(nèi)完成陽極溶解、離子遷移和累積,才可觀察到陰極有樹枝狀ECM產(chǎn)物生成(主要為金屬沉積物),當(dāng)此產(chǎn)物從陰極生長至陽極時會造成陰陽極短路。Sn、Sn0.7Cu、Sn3Ag作為焊點或焊線時,產(chǎn)物成分為Sn和Sn氧化物;Sn9Zn作為焊點或焊線時,產(chǎn)物成分除Sn和Sn氧化物外,還含有Zn和ZnO。較小電壓下,Sn9Zn抗電化學(xué)遷移性能較好;較大電壓下,Sn9Zn抗電化學(xué)遷移性能急劇下降。(2)從實驗開始到金屬沉積物連通陰、陽極為止的時間稱為ECM短路時間。本實驗體系下,隨電壓升高,Sn、Sn0.7Cu、Sn3Ag和Sn9Zn ECM短路時間都隨之減小。當(dāng)電壓1.5V時,基本觀察不到ECM現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)電壓大于5V時,ECM短路時間急劇減小;且在1.5V較小電壓下,金屬沉積物形核位點較少,生長較慢;在5V較大電壓下,金屬沉積物形核位點較多,生長較快。同時發(fā)現(xiàn),隨電極間距增加,Sn、Sn0.7Cu、Sn3Ag、Sn9Zn ECM短路時間都隨之增加。基于各釬料在不同電壓和間距下的短路時間數(shù)據(jù),構(gòu)建出電壓、間距、短路時間三者之間的三維圖形。此圖形可估測出在0.3mm到0.7mm之間任意間距和1.5V到8V之間任意電壓組合條件下的短路時間值。(3)純Sn作為焊點或焊線發(fā)生電化學(xué)遷移時,在1mM/L和500mM/L NaCl溶液濃度下,金屬沉積物的形成機制是不同的(30mM/L NaCl溶液濃度下只形成沉淀,未形成金屬沉積物)。1mM/L NaCl溶液濃度下,金屬沉積物的形成是由于陽極溶解的金屬離子在陰極的直接還原沉積造成的;500mM/L NaCl溶液濃度下,金屬沉積物的形成是由于沉淀層溶解形成的[Sn(OH)_6]~(2-)配合物離子在陰極的間接還原沉積造成的。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN405

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本文編號：2774157