Zur Übersicht

MET-Vortrag

Untersuchung des Wachstums intermetallischer Phasen in Zinn-Silber-Kupfer-Lot unter Elektromigrations-Belastung

Wednesday (18.09.2019)
16:30 - 16:50 Uhr Hamburg 1
Bestandteil von:


Elektromigration ist ein Schädigungsmechanismus in immer kleiner werdenden elektronischen Systemen, der mit der Zeit zum Ausfall führen kann. Dieser Schädigungsmechanismus wird durch elektrischen Strom und Temperatur initiiert. Basierend auf Diffusion entsteht ein gerichteter Transport von Material, welcher zu Unterbrechungen in elektrischen Leiterbahnen und Lötverbindungen führt.

Die Ergebnisse einer Untersuchung zur Elektromigration in Bezug auf das Wachstum intermetallischer Phasen in Zinn-Silber-Kupfer-Lotkugeln und den Ausfallmechanismen von kleinen elektronischen Bauteilen werden vorgestellt.

Um die Kinetik dieses Vorgangs (Zeit bis zum Ausfall) zu ermitteln, wurden mehrere Bauteile mit verschiedenen Strömen und Temperaturen belastet. Die Untersuchungen wurden nach Strombelastungen zwischen 1.7 und 2.2 Ampere und Ofentemperaturen von 125°C und 140°C durchgeführt. Die Proben wurden anschließend röntgenografisch und metallographisch auf Auffälligkeiten untersucht.

Folgende Effekte wurden beobachtet: Es gibt einen bedeutenden Einfluss von Stromrichtung und Stromdichte auf das Lotgefüge, die Anschlussmetallisierung und Leiterbahnen aus Kupfer. Das Kupfer geht im Lot in Lösung und bildet mit dem Zinn ausgeprägte intermetallische Phasen. Dies führt zu offenen elektrischen Verbindungen sowohl in der Leiterbahn als auch in der Lötverbindung. Das Kupferpad geht an der negativen Seite der Lötverbindung in Lösung und das Phasenwachstum findet bevorzugt an der positiven Seite statt. Sowohl die Kupfermetallisierung am Chip als auch Leiterplattenseitig haben Anteil am Ausfallprozess des Bauteils.

 

Sprecher/Referent:
Katja Reiter
Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Max Hermann Poech
    Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT