ECM表面电化学迁移研究-PPT文档资料
- 格式:pptx
- 大小:646.63 KB
- 文档页数:5
SnAgCu钎料焊点电化学迁移的原位观察和研究摘要: 通过恒定电压条件下的水滴实验,对Sn-4Ag-0.5Cu钎料焊点的电化学迁移(ECM)行为进行了原位观察和研究。
结果表明,树枝状的金属沉积物总是在阴极上生成,并向着阳极方向生长,在接触阳极的瞬间,发生短路失效。
外加电压不超过2 V 时,形成的沉积物数目往往比较少并且粗大。
焊点间距的减少和外加电压的增加都会使得ECM造成的短路失效时间显著缩短。
当钎料不能完全包裹焊盘或者焊盘局部位置上钎料的厚度很薄时,发生ECM的金属除了来自钎料焊点,还来自Cu焊盘;钎料中的Ag 不发生迁移。
关键词:电化学;电化学迁移;SnAgCu钎料;焊点;原位观察电化学迁移(ECM)是一个电化学过程。
在一定温度和湿度条件下,当相邻的钎料焊点或连线之间存在电位差时,就有可能发生ECM。
电位较正的钎料焊点或连线上的金属失去电子,发生电化学溶解,以离子的形式进行迁移,然后在电位较负的焊点或连线上沉积下来,生成树枝状导电沉积物,使得相邻的钎料焊点或连线之间发生短路,造成严重的可靠性问题。
目前,对于电子产品的电化学迁移性能的检测标准,通常采用美国印刷电路学会(Institute of Printed Circuits,简称IPC)的IPC—TM—650 Method 2.6.14.1抗电化学迁移试验(Electrochemical Migration Resistance Test)[1]。
该测试方法是将具有一定图形结构的样片,在温度/相对湿度分别为(40 ± 2)℃/(93 ± 2)%、(65 ± 2)℃/(88.5 ± 3.5)%,以及(85 ± 2)℃/(88.5 ± 3.5)%的条件下,外加10 V的直流电压进行加速试验,通过500 h考察电阻的变化来确定电子产品的抗电化学迁移性能是否合格。
但是该检测试验并不能告诉我们电化学迁移究竟是怎样一个过程。
电化学迁移测试流程-概述说明以及解释1.引言1.1 概述电化学迁移测试是一种通过应用电场来模拟电荷迁移过程的实验测试方法。
通过该测试,我们可以了解材料中离子或分子在电场作用下的迁移规律,从而评估材料的电化学性能。
电化学迁移测试的结果可以帮助我们判断材料是否具有较好的离子导电性能、耐腐蚀性能等特性。
本文将介绍电化学迁移测试的定义、重要性和应用领域,旨在帮助读者更全面地了解这一实验方法及其在材料科学领域的重要性。
通过深入探讨电化学迁移测试的关键步骤和未来发展方向,我们可以更好地应用这一方法来评估材料的电化学性能,推动材料科学领域的发展和创新。
1.2 文章结构文章结构部分主要介绍了本文的整体框架和内容安排。
首先,文章包括引言、正文和结论三个主要部分。
在引言部分,我们将对电化学迁移测试进行概述,介绍本文的写作动机和目的。
在正文部分,我们将详细讨论电化学迁移测试的定义、重要性和应用领域,通过深入探讨这些内容来展现电化学迁移测试的重要意义。
最后,结论部分将总结电化学迁移测试的关键步骤,提出未来发展方向,并对整篇文章进行总结和归纳。
通过这样的结构安排,读者可以逐步深入理解电化学迁移测试的相关知识,从而更好地掌握测试的流程和应用。
1.3 目的电化学迁移测试是一种用来评估材料中离子在电场作用下的迁移能力的方法。
本文的目的在于介绍电化学迁移测试的流程和步骤,帮助读者了解如何进行电化学迁移测试,以及该测试在实际应用中的意义和价值。
通过本文的阐述,读者可以更深入地了解电化学迁移测试的定义、重要性和应用领域,为其在材料科学研究和工程实践中的应用提供参考和指导。
同时,本文也将探讨电化学迁移测试的未来发展方向,为相关领域的研究提供展望和启示。
愿本文能为读者对电化学迁移测试有更全面的认识和理解,促进该领域的进一步发展和应用。
2.正文2.1 电化学迁移测试的定义:电化学迁移测试是一种用于评估材料中离子输运特性的实验方法。
通过施加电场,在电解液中引入离子,并观察它们在材料内部的迁移情况。
SnAgCu钎料焊点电化学迁移的原位观察和研究摘要: 通过恒定电压条件下的水滴实验,对Sn-4Ag-0.5Cu钎料焊点的电化学迁移(ECM)行为进行了原位观察和研究。
结果表明,树枝状的金属沉积物总是在阴极上生成,并向着阳极方向生长,在接触阳极的瞬间,发生短路失效。
外加电压不超过2 V 时,形成的沉积物数目往往比较少并且粗大。
焊点间距的减少和外加电压的增加都会使得ECM造成的短路失效时间显著缩短。
当钎料不能完全包裹焊盘或者焊盘局部位置上钎料的厚度很薄时,发生ECM的金属除了来自钎料焊点,还来自Cu焊盘;钎料中的Ag 不发生迁移。
关键词:电化学;电化学迁移;SnAgCu钎料;焊点;原位观察电化学迁移(ECM)是一个电化学过程。
在一定温度和湿度条件下,当相邻的钎料焊点或连线之间存在电位差时,就有可能发生ECM。
电位较正的钎料焊点或连线上的金属失去电子,发生电化学溶解,以离子的形式进行迁移,然后在电位较负的焊点或连线上沉积下来,生成树枝状导电沉积物,使得相邻的钎料焊点或连线之间发生短路,造成严重的可靠性问题。
目前,对于电子产品的电化学迁移性能的检测标准,通常采用美国印刷电路学会(Institute of Printed Circuits,简称IPC)的IPC—TM—650 Method 2.6.14.1抗电化学迁移试验(Electrochemical Migration Resistance Test)[1]。
该测试方法是将具有一定图形结构的样片,在温度/相对湿度分别为(40 ± 2)℃/(93 ± 2)%、(65 ± 2)℃/(88.5 ± 3.5)%,以及(85 ± 2)℃/(88.5 ± 3.5)%的条件下,外加10 V的直流电压进行加速试验,通过500 h考察电阻的变化来确定电子产品的抗电化学迁移性能是否合格。
但是该检测试验并不能告诉我们电化学迁移究竟是怎样一个过程。
45PCB InformationDEC 2019 NO.9电路板大量出货与长期使用中必然会发生许多失效的案例,必须仔细追究小心找出真因才能前事不忘后事之师。
然而失效分析的范围太广无法一蹴可及,本期仅以“电化学”反应为主,特将多年来众多案例加以筛选,并以精采清晰之图像为主,整理成本期文章以分享读者。
电化迁移ECM 的真因与判读(上)TPCA 资深技术顾问 白蓉生电路板大量出货与长期使用中必然会发生许多失效的案例,必须仔细追究小心找出真因才能前事不忘后事之师。
然而失效分析的范围太广无法一蹴可及,本期仅以“电化学”反应为主,特将多年来众多案例加以筛选,并以精采清晰之图像为主,整理成本期文章以分享读者,其内容可分成:①电迁移EM 与电化迁移ECM 的不同;②电化迁移ECM 发生的原理与案例;③板材绝缘质量的考验;④CAF 的原理与真假分辨;⑤硫化铜与贾凡尼腐蚀。
1.1 电迁移与电化迁移的不同(1)当覆晶封装(Flip Chip Package)中的晶片与载板互连用的凸块(Bump),业界先前采用之高铅(Low Alpha 式5/95 or 10/90)焊料者,长期高温通电工作中,晶片焊料内的铅份会随电子流朝向载板端之迁移现象,特称为电迁移EM。
此种封装产品所出现的电迁图1.①左图为FC凸块后续工作中,说明其电子流(ē)进入的芯片UBM的阴极端,与电流出走的载板承垫阳极端。
②右图说明工作中发生EM电迁移所产生的破坏行为,造成阴极端发生破洞与继续扩大的示意图。
a b c前言一、电迁移EM与电化迁移ECM的不同2019年12月第9期46移(EM)过程,是全程在干燥环境内发生的物理变化,并无化学反应或水解反应的参与,因而与PCB/Carrier 常因水份参与以至绝缘劣化,与铜迁移所呈现的“电化迁移(ECM)”完全不同,不宜混为一谈。
(见图1)1.2 电迁移与电化迁移的不同(2)覆晶封装的高铅凸块于长时间通电工作中,其阴极端的界面金属会被电流所逐渐带走,以致在阴极端产生空洞(Void)式破损,同时阳极端也会出现多余的丘块(Hillocks)。
2021年3月第2期70电化迁移(ECM:Electro-Chemical Migration)是指PCB 或载板Carrier 长期工作中,在环境水份的助虐下经常发生的一种失效(Failure),亦即湿环境中金属外部发生化学反应离子性的搬迁。
离子的电化迁移ECM 与原子的电迁移EM(上)TPCA 资深技术顾问 白蓉生电化迁移(ECM:Electro-Chemical Migration)是指PCB 或载板Carrier 长期工作中,在环境水份的助虐下经常发生的一种失效(Failure),亦即湿环境中金属外部发生化学反应离子性的搬迁。
至于电迁移(EM:Electro-Migration),则是指半导体细线或各种銲点在无水气无化学反应的状态,却在大电流与高温中金属内部发生了物理性原子搬迁现象。
两者大不相同不宜混为一谈。
本文先将ECM 分为三小节搭配多个精细彩图详加说明,然后再讨论半导体线路或銲料所发生非化学反应类的EM。
1.软板与硬板绿漆中出现离子式的ECM;2.玻纤束中发生的离子式CAF;3.两金属密贴或远距发生的Galvanic Corrosion;4.大电流高温中半导体线路或銲料的EM。
1.1 某4L软硬结合板出现电化迁移ECM图1中上图是内软外硬的四层软硬结合板(Rigid-Flex board),由于内夹双面软板某处已出现的图1ECM 电化迁移,于是乃将L1外层平磨掉以方便精确俯视观察软板问题点之切片所在,该图中蓝字ECM 处即为绝缘失效的位置。
中图为内夹双面软板的软材结构说明,ECM 白字处已可见到红色的爬铜了。
确切爬铜的落点是发生在Coverlayer(CVL)保护膜中的纯胶层与主软材TPI 之间,放大1000倍的下图画面已见到从阳级往阴级爬铜的ECM 了。
(见图1)1.2 软硬结合板出现 ECM 的放大细说从图1中放大1000 倍的最下图及图2中 400倍的上图,可见到该ECM 是发生在内夹软板两线路之间,也就是阳极先氧化腐蚀出走后再获取电子而还原成金属铜,并逐渐在TPI 与纯胶夹缝间往阴级爬去,其原理与电镀非常相似。