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封装可靠性中的电迁移失效与防护技术.docx
资料介绍
封装可靠性中的电迁移失效与防护技术
一、引言
电迁移是封装可靠性中最主要的失效机制之一，在高电流密度下金属原子沿电子流方向迁移，在互连结构中形成空洞或小丘，导致电路开路或短路。随着芯片集成度的提高和互连尺寸的缩小，电流密度持续增大，电迁移问题日益突出。电迁移失效是封装可靠性评估和寿命预测的核心指标。
二、电迁移的物理机制
2.1 电迁移的基本原理
电迁移是金属原子在电子流作用下发生的定向迁移现象。高能电子与金属原子碰撞，将动量传递给原子，使原子沿电子流方向迁移。原子的迁移方向与电子流方向一致，在导线的阳极端积累形成小丘，在阴极端形成空洞。
2.2 影响电迁移的因素
电流密度：电流密度越大，电迁移速率越快。电迁移的寿命与电流密度的平方成反比。
温度：温度越高，原子的扩散速率越快，电迁移速率越快。电迁移的激活能约0.8~1.0eV。
金属材料：不同金属的电迁移抗性不同，铜的抗电迁移性能优于铝。
晶粒结构：金属导线的晶粒尺寸和晶界分布影响电迁移速率。
三、封装中的电迁移失效
3.1 焊点电迁移
BGA焊点和微凸块在电流作用下发生电迁移，焊料中的锡原子沿电子流方向迁移，在焊点中形成空洞，最终导致焊点断裂。
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