[发明专利]一种焊点电-热迁移试验方法

说明书

本发明属于焊点迁移技术领域，具体涉及一种焊点电‑热迁移试验方法。该方法对三个试样分别进行三个试验，分别为电‑热迁移耦合作用试验、电迁移试验、热迁移试验，电‑热迁移耦合作用试验和电迁移试验的区别仅在于前者为空气浴，后者为油浴，电‑热迁移耦合作用试验过程中试样阴阳两端温度场变化数据会施加在热迁移试验中试样热冷两端，从而实现设计出了与电‑热迁移耦合作用试验条件相一致的孤立状态的电迁移试样和试验条件相一致的孤立状态的热迁移试验，达到了电‑热迁移与电迁移、热迁移的解耦的目的，实现了研究大焊点电迁移和热迁移及其在电‑热迁移作用效应、机制，寻求焊点电‑热迁移中电迁移、热迁移调控的途径及方法。

技术领域

本发明属于焊点迁移技术领域，具体涉及一种焊点电-热迁移试验方法。

背景技术

微电子连接中，无铅焊点作为实现电子产品各单元之间电气连接、机械支撑以及热量传导的关键结构，高密度器件封装在提供更高集成度、更多I/O的同时使得微电子封装结构中焊点尺寸进一步减小，尤其在苛刻工况下电流密度极易达10⁴A/cm²的同时伴随环境热量产生大量焦耳热，热的影响使焊点产生大温度梯度可达1000K/cm-3000K/cm，无铅焊点不仅经受机械和持久蠕变等挑战的同时，还经受流经电流产生的电子风力、温度梯度而产生的电迁移和热迁移导致在焊点内部形成小丘、裂纹以及偏析等缺陷，大幅降低微电子封装无铅焊点的使役可靠性。由此电、热迁移及其耦合效应引起的焊点失效已成为微电子连接无铅焊点最主要失效模式之一。大电流密度伴随高热量产生大温度梯度，无疑对无铅焊点使用寿命产生至关重要的影响，已成为影响高密度器件先进封装互连无铅焊点可靠性的突出问题。但迄今为止，人们对微电子连接焊点电-热迁移现象认识不足，有关微电子连接焊点电-热迁移中电、热迁移及其耦合作用方面研究鲜有文献报道。

微电子封装焊点电热迁移是一个非常复杂的现象，是影响高密度器件先进封装互连无铅焊点可靠性的突出问题，尤其对苛刻工况高密度器件电子封装无铅焊点。但迄今为止，由于对电迁移、热迁移及其耦合效应认识不足，同时受研究方法和手段的限制，人们对微电子连接焊点电-热迁移现象认识尚待进一步完善，在无铅焊点电迁移、热迁移及其耦合效应、机制及其特征现象表征研究尚刚起步。因此，如何基于电-热迁移内涵设计出新的设备及研究方法、手段，来研究电-热迁移中理想条件下电迁移、及热迁移的作用效应，是解决电-热迁移作用机制的关键问题。

而且，电与热是伴随存在的，尤其在微小焊点电流密度在大于10⁴A/cm²、温度梯度在1000K/cm以上的苛刻工况下，较大的电流拥挤效应及焦耳热效应对焊点的损伤。现如今，现有技术仍旧无法通过试验途径进行电、热迁移及其耦合作用机制与调控研究，严重影响了电-热迁移研究进展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊点电-热迁移试验方法，用以解决现有技术中无法通过试验途径解耦电、热迁移以及耦合作用的问题。

为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：

本发明的一种焊点电-热迁移试验方法，包括如下步骤：

1)选择至少三个相同的试样，所述试样包含至少两片母材和用于将母材焊接在一起的焊点；

2)对第一个试验进行电-热迁移耦合作用试验：将试样所处的环境条件设置为空气浴，对试样两端进行通电，在通电过程中检测试样两端的温度变化情况，并在达到设定时间后，检测电-热迁移耦合作用试验下的焊点迁移情况数据；其中，温度变化情况包括每设定间隔时间段的变化温度；

3)对第二个试样进行电迁移试验：将试样的环境条件设置为油浴，采用同步骤2)中相同的通电条件对第二个试样进行通电，并在达到设定时间后，检测电迁移试验下的焊点迁移情况数据；