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Électromigration (EM) et migration électrochimique (ECM)

On m'a demandé cette semaine de contribuer au prochain manuel IPC (IPC-CH-65 HDBK) dans la section sur la contamination et ses effets sur les assemblages de câbles imprimés (PWA). Il y a un croisement évident de la technologie de l'arène SMT / PCB standard vers l'assemblage de semi-conducteurs : plus précisément vers l'assemblage de flip-chip, de microbumps et de TSV. Cependant, la terminologie commence à se heurter : des expressions familières aux fabricants de semi-conducteurs doivent maintenant être comprises et faire partie du lexique des ingénieurs chargés de l'emballage des semi-conducteurs qui viennent du domaine du SMT. Je souhaite mettre les choses au clair à ce sujet, d'où ce billet de blog, qui est basé sur un exposé que j'ai présenté lors de la réunion de l'IWLPC en 2009, mais qui mérite sans doute d'être répété pour un public plus large.

Migration électrochimique (ECM)

L'ECM se caractérise par le mouvement des ions métalliques ENTRE les conducteurs métalliques adjacents, pour former des dendrites. Les principaux paramètres de contrôle sont les suivants

-Humiditéou taux d'humidité élevé, mesuré en %HR

-Présenced'ions métalliques mobiles

-Un gradient de potentiel élevé, exprimé en Volts par unité de longueur (V/cm).

Une température élevée peut également exacerber le problème. Les ions métalliques hydratés, chargés positivement, migreront vers la cathode (-ve), formant une dendrite, qui est une structure métallique en forme d'aiguille ou de branche d'arbre. La dendrite est le principal indicateur visuel de l'ECM.
Diagramme ECM


Electromigration (EM)

L'EM, quant à lui, se produit À L'INTÉRIEUR d'un conducteur métallique, lorsqu'un grand nombre d'électrons à grande vitesse percutent des atomes de métal et les délogent par simple transfert de quantité de mouvement. Les principaux facteurs influençant l'EM sont les suivants

- Températureélevée

-Présenced'atomes métalliques mobiles

-une densité de courant élevée, exprimée en ampères par unité de surface (A/cm2)

Il est important de noter que l'humidité ou d'autres facteurs environnementaux n'ont aucun effet sur l'EM, car l'EM se produit à l'intérieur du joint métallique.

Diagramme EM
Le principal indicateur visuel de l'EM est la présence de vides aux points d'une interconnexion métallique près de l'anode (+ve), souvent là où la densité du courant est la plus élevée (l'effet "d'encombrement du courant" - voir ci-dessous). L'encombrement actuel 3
Les vides sont généralement visibles à l'intérieur du joint et peuvent éventuellement conduire à un emballement thermique et à une défaillance du joint, car la section efficace du joint se rétrécit avec le temps, ce qui augmente la densité du courant.

J'espère que cette explication est claire et qu'elle a du sens.

Santé ! Andy