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Electromigración (EM) y migración electroquímica (ECM)

Esta semana me pidieron que contribuyera al próximo manual del IPC (IPC-CH-65 HDBK) en la sección sobre contaminación y sus efectos en los conjuntos de cableado impreso (PWA). Existe una clara transición de la tecnología estándar SMT/PCB al ensamblaje de semiconductores: concretamente al ensamblaje de flip-chip, microbumps y TSV. Sin embargo, la terminología está "empezando a colisionar": las frases familiares para los fabricantes de semiconductores ahora deben entenderse y formar parte del léxico de los ingenieros de embalaje de semiconductores que se incorporan al campo desde SMT. Quiero dejar las cosas claras al respecto, de ahí esta entrada de blog, que se basa en una ponencia que presenté en la reunión del IWLPC de 2009, pero que probablemente merezca la pena repetir para un público más amplio.

Migración electroquímica (ECM)

El ECM se caracteriza por el movimiento de iones metálicos ENTRE conductores metálicos adyacentes, para formar dendritas. Los parámetros de control clave aquí son:

-Humedado humedad elevada, medida en %HR

-Presenciade iones metálicos móviles

-Un gradiente de potencial elevado, expresado en voltios por unidad de longitud (digamos V/cm).

Las altas temperaturas también pueden agravar el problema. Los iones metálicos hidratados, al estar cargados positivamente, migrarán hacia el cátodo (-ve), formando una dendrita, que es una estructura metálica en forma de aguja o de rama de árbol. La dendrita es el principal indicador visual de ECM.
Diagrama ECM


Electromigración (EM)

La EM, por el contrario, se produce DENTRO de un conductor metálico, cuando un gran número de electrones a alta velocidad chocan contra los átomos metálicos y los desplazan por simple transferencia de momento. Los principales factores que influyen en la EM son:

-Alta temperatura

-Presenciade átomos metálicos móviles

-Unaalta densidad de corriente, expresada en amperios por unidad de superficie (por ejemplo, A/cm2).

Es importante señalar que la humedad u otro tipo de humedad ambiental no tiene ningún efecto sobre la EM, ya que ésta se produce en el interior de la junta metálica.

Diagrama EM
El principal indicador visual de EM es la presencia de huecos en puntos de una interconexión metálica cerca del ánodo (+ve), a menudo donde la densidad de corriente es mayor (el efecto de "aglomeración de corriente" - véase más adelante). Aglomeración actual 3
Los huecos suelen observarse en el interior de la junta y, con el tiempo, pueden provocar un desbordamiento térmico y el fallo de la junta, ya que el área efectiva de la sección transversal de la junta se reduce con el tiempo, aumentando la densidad de corriente.

Espero que esta explicación sea clara y tenga sentido.

Salud Andy