1、中文 3200字 ,2500单词， 1.2万英文字符 出处： Ha S S, Sung J Y, Yoon J W, et al. Influence of current density on mechanical reliability of Sn3.5Ag BGA solder jointJ. Microelectronic Engineering, 2011, 88(5):709-714. 电流密度对 Sn-3.5Ag BGA焊点机械可靠性的影响 Sang-Su Ha a, Ji-Yoon Sung b, Jeong-Won Yoon a, Seung-Boo Jung 摘要： 在这项
2、研究中，我们研究了电流密度对 Sn-3.5Ag 化学镀镍 /浸金基板界面反应和机械可靠性的影响 。我们首先 在 300A/2 and 5000 A/2的电流密度下 评估焊料 的界面反应 长达 800 小时。此外，我们成功地揭示了 加载电流情况下 ， 界面反应和机械可靠性之间的相关性。随着 时间 的 老化 和 Si3Sn4金属层厚度 的 增加。 无论 在 低还是 高的电流密度 下 ， 34金属层的 厚度 增加至 400h，在阴极 还要 降低，而 在 阳极 使用 界面金属化合物 后 提高到 800h。模具剪切试验后，在 无电流加载的 回流焊 焊点 出现 韧性断裂。 经过 高温老化 和电流同时作用
3、，断裂模式由韧性断裂向 脆性 断裂转变 。 电流 加载 和 高温时的 等温时效 严重降低焊点的 机械可靠性。 关键词 ： Sn-3.5Ag，电迁徙，界面反应，剪切试验 介绍： 锡铅焊料广泛用于机械和电气连接 中的封装 1 。然而 ，从环境和健康的角度来看，无铅焊料的发展已成为电子行业的一个重要课题 。此外，绿色产品的市场潜力巨大， 开发无铅焊料有很强的需求 24 。在这些方面，无铅焊料可以取代传统的锡铅焊料，对无铅焊料的可靠性测试是一个非常大的问题。在众多的无铅焊料， Sn3.5Ag 焊剂是一个最有吸引力的无 铅焊料 ，因为 其良好的机械性能和高可靠性的能力， 并且 不需要专利费 。 随着所需
4、的封装器件的密度和功率的增加 ， 高电流应力下的焊点的电迁移一直是 焊接系统 一个重要的 影响 可靠性问题。为满足这些性能要求，输入 /输出数量 持续 增加。 因此， 焊接 凸起 和间距 不断缩小，导致在电流密度 在凸起处 迅速增加。最近，李等 人 发现，当一个焊点的电流密度达到 104A/2，金属原子 发生了漂移， 造成在阴极 ， 凸点下金属溶解 ， 在阳极金属间化合物累计 ，而电流拥挤效应加速 了 迁移过程 5 。在高电流应力在焊点，电流拥挤 效应和焦耳热的影响导致 芯片阴极侧的 焊接 的故障 6 - 8 。 焦耳热引起的温度升高和 电流拥挤 效应 引起的高电流 密度升高 提高了 大规模传
5、送 输送的速度。各种无铅焊点的电迁移现象已经进行了许多研究。 然而，我们对电流应力下 界面反应和机械可靠性 之间的相关性认识仍然不足 。 在这项研究中，我们研究了电流密度对使用 Sn-3.5Ag 焊剂的镀镍 /浸金基板的界面反应和机械性的影响。 通过测量 在低 /高电流密度和温度下 的 故障模式分析 电迁移行为特点。对比了 电流 应力前后 阴极和阳极侧焊接接头的微观结构。此外，还讨论了在应力作用下焊点的界面反应特性和机械可靠性之间的关系。 二、实验 在这项研究中所使用的焊料成分是 Sn3.5Ag（重量百分比）的 BGA球。 BGA的球的直径为 500 m。 在金属基板的上、下板的表面处理分别是
6、 ENIG。 Ni 和 Au 厚度 分别约为5 m和 30 nm。 BGA球 焊接到板上 和随后的回流在 IR 四温区回流焊机 上 进行。回流过程的峰值温度和停留时间分别为 528K和 60 秒 。 然后清洗去除焊剂残留物。图 1 显示了试样制备过程的示意图。 在 423K的室温下以及 3102 A/2和 5103 A/2的电流应力下观察焊点机械性能和IMC 的生长 。 另外 ， 没有电流应力的样品也准备作为一个基准线。使用连接测试仪 ， 模具剪切试验在位移速率为 0.2 毫米 /秒 、 探测高度为 50 m的条件下进行 。 剪切试验的过程遵循 JEDEC 标准 9 。剪切试验后，使用扫描电子显微镜（扫描电子显微镜）观察断裂面。 flux 1、涂层基体的焊剂 2、 Sn-3.5Ag BGA 球 附着 和回流 flux 3、涂层基体的焊剂 4、 基板 附着 和回流 图 1 Sn3
