[發明專利]一種檢測互連焊點電遷移性能的方法及裝置

無效

• 申請號: 201110142828.7
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102323451A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 衛國強;姚健;石永華
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01R1/04
• 分類號: G01R1/04;G01R31/26
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術領域

本發明屬于電子封裝技術領域，主要涉及電子封裝可靠性檢測的方法，特別涉及電子封裝互連焊點電遷移性能的檢測方法。

背景技術

在電子產品向微型化、多功能化的方向發展的今天，IC封裝密度不斷增加，封裝互連焊點的尺寸越來越小，焊點承受的電流密度和焊點工作溫度急劇升高，導致焊點內部產生電遷移現象。電遷移現象是由于高密度電子流持續與焊點中原子進行非彈性碰撞引起的原子遷移現象。電遷移會導致互連焊點產生凸起和空洞、界面化合物的生長和溶解、晶粒粗化等缺陷，從而致使焊點結構完整性損傷和力學性能退化。電遷移現象已成為電子封裝可靠性的一大挑戰，是電子產品繼續向前發展的一大障礙。

隨著歐盟頒布的“RoHS”指令以及我國信息產業部頒布的“電子信息產品污染控制管理辦法”等一系列禁鉛法令的生效，傳統的Sn-Pb釬料正在逐漸退出市場，電子產品的無鉛化已成為基本的發展趨勢。電子產品無鉛化的發展使得電子封裝互連焊點電遷移性能的研究變得更加復雜，Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu系釬料互連焊點與Sn-Zn、Sn-Bi系釬料互連焊點表現出完全相反(界面IMC的生長演變與加載電流方向)的電遷移特性。尤其是在現階段各種新型電子釬料層出不窮的情況下，如何找到一種簡單并且行之有效的辦法檢測或者評估互連焊點的電遷移性能就顯得十分重要。

目前互連焊點電遷移性能研究的一種常用的辦法是采用倒裝芯片，但是倒裝芯片卻有其本身不可克服的缺陷。因為倒裝芯片特有的結構和幾何形狀，使得倒裝芯片在通電過程中在焊點內部電流密度分布不均勻，存在電流擁擠效應，入口處的電流密度比平均電流密度大2-3數量級。電流密度的不均勻分布對于研究互連焊點電遷移性能而言是十分不利的。再者芯片加載高電流之后，發熱量很大。由于互連焊點兩端的材料不同，導熱率和散熱系數有很大差別，使得互連焊點兩端存在溫度梯度。當溫度梯度達到一定的值時，還會引發熱遷移效應，這就給互連焊點電遷移性能的研究帶來許多干擾因素。

發明內容

本發明的目的之一是為了克服目前的電子封裝互連焊點電遷移性能檢測與評估所遇到的困難，提供一種檢測各種互連焊點的電遷移性能的裝置，該裝置制作簡單、成本低廉、易于推廣。

本發明的目的之二是提供用上述裝置進行檢測的方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種檢測互連焊點電遷移性能的裝置，包括底板，用于夾持引線焊點的上、下夾板，用于壓緊引線兩端的壓板和電源接頭，所述上、下夾板和壓板均固定于底板上，所述電源接頭與壓板電連接。

優選地，所述壓板為平板，材料為純銅。

優選地，所述上夾板為平板，所述下夾板帶有夾持引線用的V型槽。

優選地，所述上、下夾板表面均鍍有絕緣層，用來防止電流分流。

優選地，該裝置還包括用于測量焊點溫度的熱電偶，所述熱電偶預埋在下夾板內靠近焊點的位置。

用上述裝置檢測互連焊點電遷移性能的方法，包括如下步驟：

(1)將待測引線焊點放入下夾板的V型槽，在上下夾板之間涂覆一層導熱硅膠，上夾板及壓板固定后，將待測引線焊點的兩端接通電源；

(2)通過調節夾板的尺寸和引線的總體長度與所加載電流配合達到預設的電流密度10³-10⁵A/cm²、溫度75-175℃，然后開始電遷移性能測試。

在低電流密度高預定溫度時，由于焊點發熱量不足，焊點溫度較低，可將除電源外的夾持部分放入恒溫試驗箱中，試驗箱的溫度設為預定溫度。若要求高電流低溫時，可在上夾板上外加散熱片與散熱風扇配合，增加散熱速率，以達到預定溫度。

優選地，所述電遷移性能測試是通過在線監測引線焊點兩端的電壓變化，得到引線焊點的電阻變化，通過記錄焊點出現電阻突變所需的時間，測得互連焊點的電遷移壽命。

優選地，所述電遷移性能測試是通過切片分析焊點界面IMC的生長變化，得到焊點界面IMC的生長速率，從而判斷互連焊點的電遷移性能。