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微尺寸焊点的电迁移与热时效特性
微尺寸焊点的电迁移与热时效特性
摘要：随着微电子封装技术的快速发展，微尺寸焊点的电迁移和热时效特性引起了广泛关注。本论文综述了微尺寸焊点的电迁移与热时效特性研究的现状，并对其应用前景进行了展望。首先介绍了微尺寸焊点的定义、结构与制备方法。然后，针对微尺寸焊点的电迁移现象进行了详细阐述，包括电迁移的机理、影响因素以及测试方法。接着，重点讨论了微尺寸焊点的热时效特性，包括热膨胀、应力、相变等问题。最后，展望了微尺寸焊点在未来微电子封装领域的发展方向。
关键词：微尺寸焊点；电迁移；热时效特性；微电子封装
1.引言
随着微电子封装技术的不断发展，封装器件越来越小，焊点的尺寸也变得越来越微小。微尺寸焊点广泛应用于微电子封装中的互连技术，如芯片堆叠、三维封装等。然而，由于焊点尺寸的减小带来的电迁移和热时效问题引起了研究者的重视。本论文将对微尺寸焊点的电迁移与热时效特性进行探讨，以期为相关研究提供参考。
2.微尺寸焊点的定义与制备方法
微尺寸焊点通常指焊点直径小于10μm的焊点。其制备方法包括传统的手工焊接、自动焊接和微焊接技术。手工焊接是最常用的方法，但其易受操作者技能的限制。自动焊接则通过机器进行焊接，具有高效、精确等优点。微焊接技术是一种新兴的制备方法，通过激光或电子束焊接实现焊点的微尺寸化。
3.微尺寸焊点的电迁移现象
3.1电迁移的机理
电迁移是指电流在焊点内部传输时，由于电子的漂移和离子的迁移而引起的可观测到的焊点结构和性能的变化。电迁移主要与焊点内部的电流密度和电流方向有关。电流密度高和方向一致时，将会引起焊点中金属离子的聚集和金属表面的损伤，从而导致焊点失效。
3.2影响因素
微尺寸焊点的电迁移受多种因素的影响，如温度、电流密度、材料特性等。温度会影响焊点的电阻率和扩散系数，从而影响电迁移现象的发生。电流密度越大，电迁移现象越明显。材料特性如晶界大小、杂质含量等也会对电迁移产生影响。
3.3测试方法
目前，常用的电迁移测试方法有反向高温试验（RHT）、电流密度加速试验（JAT）、电迁移有限元模拟等。其中，JAT是最常用的方法，通过加大电流密度以加速电迁移现象的发展。
4.微尺寸焊点的热时效特性
4.1热膨胀
热膨胀是微尺寸焊点常见的热时效问题之一。由于焊点和基底材料的热膨胀系数不一致，温度升高时焊点会发生应力积累，从而引起焊点的断裂。
4.2应力
焊点的应力是另一个重要的热时效问题。焊点会受到焊接温度变化引起的热应力和机械加载引起的机械应力的双重影响。当焊点承受大于其破坏强度的应力时，焊点会发生塑性形变或断裂。
4.3相变
焊点在温度变化时可能会发生相变，从而影响焊点的结构和性能。相变可以导致焊点的晶界运动和孔隙形成，从而引起焊点的断裂。
5.微尺寸焊点的应用前景
微尺寸焊点在微电子封装领域有着广阔的应用前景。其小尺寸和高可靠性特点使其适用于微芯片堆叠、三维封装等领域。同时，随着封装器件的不断小型化，微尺寸焊点对电迁移和热时效特性的研究将会越来越重要。
结论
本论文综述了微尺寸焊点的电迁移与热时效特性研究的现状，并展望了其在微电子封装领域的应用前景。微尺寸焊点的电迁移和热时效特性的研究对于提高封装器件的可靠性和稳定性具有重要意义，值得进一步深入研究和探索。
参考文献：
[1]KimS,LeeY,LeeH,etal.Understandingbumpbehaviorafterflip-chipsolderreflowbasedonelectromigration.JournalofAppliedPhysics,2017,121(24):245303.
[2]HeY,ShiXB,LingXX,etal.ThermalStressBehaviorinAgedMicro-ScaleSolderBump.JournalofElectronicPackaging,2019,141(4):041012.
[3]YanZ,ZhangH,BelyaevA,etal.Sn3.5Agmicro-bumpsforareaarraypackagingapplications.JournalofMaterialsScience:MaterialsinElectronics,2009,20(9):843-850.
[4]ZengX,HuangR,GaoW,etal.IterativeconstitutivemodelupdatingforSnAgCusolderbumpfatiguelifepredictioninflip-chippackages.MicroelectronicsReliability,2019,93:242-254.