微锡球连接体在热循环和电流耦合作用下的失效行为

针对微电子器件在多场耦合实际服役条件下引起的失效问题，再现较真实的耦合服役条件，以Sn-Ag-Cu焊球连接的芯片倒装体为样品，研究微锡球焊点在热循环-电流耦合条件下的失效行为。用实时电阻监测法研究耦合条件下焊点的裂纹发展规律，建立电场修正的热疲劳寿命预测模型；表征在多场耦合条件下的微观结构演变，分析电迁移对疲劳裂纹的影响；通过透射电镜下的力电加载原位观察，揭示耦合条件下缺陷产生和发展的失效机理；丰富与完善微电子封装材料的力电失效科学；为微电子封装可靠性的准确评价和寿命预测奠定基础和探索途径。

随着电子封装焊点尺寸越来越小，其承受的热、电、力载荷密度不断增高，由此而引发的可靠性问题日益成为影响微电子器件使用的关键。本研究针对无铅微锡焊点在力/电/热多场耦合实际服役条件下引起的失效问题，以Sn-Ag-Cu 焊球连接的芯片倒装体为样品，研究了微锡球焊点在热循环-电流耦合条件下的失效行为。在研究中搭建热循环-电流耦合试验平台，利用实时电阻变化曲线，揭示出耦合条件下焊点的裂纹发展规律；结合失效样品的微观观察，总结出耦合条件下的裂纹发展及断裂模式，澄清电流对热疲劳裂纹的影响；测试并建立热循环单场及热循环-电流耦合场下焊点失效寿命的韦伯分布；基于损伤累计法则，建立电场修正的热疲劳寿命预测模型；通过对焊样品，揭示出焊点在力/电场下缺陷形成、发展以及性能弱化机理。通过该研究，为微电子封装可靠性的准确评价和寿命预测奠定基础和探索途径，丰富与完善微电子封装材料的力电失效科学。