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电迁移(EM)和电化学迁移(ECM)

本周,我受邀为即将出版的 IPC 手册(IPC-CH-65 HDBK)中有关污染及其对印刷布线组件(PWA)影响的部分撰稿。从标准的 SMT / PCB 领域到半导体装配领域,出现了明显的技术交叉:特别是倒装芯片、微凸块和 TSV 装配。然而,术语 "开始碰撞":半导体制造商熟悉的短语现在需要理解,并成为从 SMT 领域进入该领域的半导体封装工程师词汇的一部分。我想澄清这一点,因此写了这篇博文,它是根据我在 2009 年 IWLPC 会议上发表的一篇论文改写的,但也许值得向更多读者重复。

电化学迁移(ECM)

ECM 的特点是金属离子在相邻金属导体之间移动,形成树枝状。这里的关键控制参数是

-湿度或高湿度,以 %RH 度量

-移动金属离子存在

-高电位梯度,以每单位长度伏特(V/cm)表示

高温也会加剧这一问题。水合金属离子带正电,会向阴极(-ve)迁移,形成树枝状,即针状或树枝状金属结构。树枝状结构是 ECM 的主要视觉指标。
ECM 图表


电迁移(EM)

另一方面,电磁发生在金属导体内部,当大量高速电子撞击金属原子并通过简单的动量传递使其移位时,就会产生电磁。影响电磁的主要因素有

-高温

-移动金属原子存在

-高电流密度,以单位面积安培数表示(如 A/cm2)

值得注意的是,湿度或其他环境湿度对电磁没有影响,因为电磁发生在金属接头内部。

电磁图
电磁的主要视觉指标是阳极(+ve)附近的金属互连点出现空洞,通常是电流密度最大的地方("电流拥挤 "效应--见下文)。 目前的拥挤情况 3
这些空隙通常出现在接头内部,最终会导致热失控和接头故障,因为接头的有效横截面积会随着时间的推移而缩小,从而增加电流密度。

希望我的解释清楚、合理。

干杯安迪