SnAgCu钎料焊点电化学迁移的原位观察和研究

通过恒定电压条件下的水滴实验,对Sn-4Ag-0.5Cu钎料焊点的电化学迁移(ECM)行为进行了原位观察和研究。结果表明,树枝状的金属沉积物总是在阴极上生成,并向着阳极方向生长,在接触阳极的瞬间,发生短路失效。外加电压不超过2 V时,形成的沉积物数目往往比较少并且粗大。焊点间距的减少和外加电压的增加都会使得ECM造成的短路失效时间显著缩短。当钎料不能完全包裹焊盘或者焊盘局部位置上钎料的厚度很薄时,发生ECM的金属除了来自钎料焊点,还来自Cu焊盘;钎料中的Ag不发生迁移。

尘土颗粒的介电特性对电路板电化学迁移的影响

随着印制电路板上相邻导线之间间距不断减小,潮湿环境下的尘土颗粒改变了诱发电化学迁移失效的电场分布.本文采用有限元法对尘土污染的带电电路板上平行导线间的电场分布进行仿真分析,得出尘土介电常数和带电量对电场分布的作用机理,预测电场分布的改变对电化学迁移晶枝生长路径的影响,最后模拟实验验证晶枝生长的路径与电场分布的关系,并讨论尘土对电化学迁移失效时间的影响.

电化学迁移与耐CAF基材

文章阐述了电化学迁移对印制电路板绝缘性的破坏,并分析了CAF现象的成因和影响因素,介绍了改善基材耐CAF性能的方法。

热风整平焊料涂层电化学迁移现象研究

通过外加恒定直流电压条件下的水滴试验,对热风整平焊料涂层电化学迁移现象进行观察。试验结果表明,树枝状电化学沉积物(枝晶)总是在阴极上生成,并向阳极生长。当外加电压不超过2 V时,试验时间内有枝晶生成,当电压大于8 V时由于气泡生成剧烈,难以生成搭接阴阳极的粗大枝晶。此外,伴随枝晶生发,有白色絮状沉淀物生成。

PCBA失效中的电化学迁移与腐蚀研究

从实际的案例出发,分析了无铅制程中助焊剂的酸性残留物及卤素离子对组装可靠性带来的潜在风险:一方面,残留离子会直接腐蚀PCBA组件中的焊点、 PCB焊盘或元器件引脚;另一方面,残留离子在水汽、电场的作用下会发生电化学反应,造成腐蚀及电化学迁移,导致开路或短路失效。在PCB走向高密化的条件下,腐蚀和电迁移的风险提高,相应地对PCBA组件清洁状况的要求和管控也会变得更加严格。

先进制造封装中Sb掺杂64Sn-35Bi-1Ag钎焊腐蚀和电化学迁移

采用动电位扫描结合SEM和XRD等技术研究先进电子制造封装过程中Sb掺杂对64Sn-35Bi-1Ag钎焊料在3%(wt.)NaCl溶液中腐蚀和电化学迁移行为影响。结果显示:Sb掺杂前后腐蚀电流密度(Icorr)随着Sb含量增加而有较显著的变化。其中当Sb含量小于1%时,随着Sb含量增加,其腐蚀电流密度(Icorr)减小。当Sb含量大于1%时,其腐蚀电流密度(Icorr)随着Sb含量的增大而增大;不论掺杂多少量,Sb掺杂后,钎料的腐蚀速率显著的增大,说明Sb掺杂后64Sn-35Bi-1Ag更易被腐蚀。电化学迁移结果显示,Sb掺杂前后,枝晶生长的速率显著不同,且枝晶成份有较大差异,掺杂后大于掺杂前,说明Sb掺杂不利于先进电子制造和封装技术。

尘土覆盖密度对电路板电化学迁移失效的作用

高密度电封装在一定温湿环境和电位差作用下,相邻线路、焊点之间易发生电化学迁移导致绝缘失效。在尘土污染严重的情况下,电子设备内部的尘土颗粒沉积改变了电路板表面临界湿度,从而改变电化学迁移的失效机理和时间。该文采用温湿偏置实验研究13~18μm粒径的尘土颗粒覆盖密度与环境温度、湿度、电场强度交互作用下对电路板电化学迁移失效时间的影响,发现颗粒覆盖密度造成的电化学迁移失效时间呈非单调变化。颗粒覆盖密度低于350μg/cm2时,失效时间与颗粒覆盖密度呈负指数函数;高于350μg/cm2时,呈正指数函数。从颗粒吸附水分与改变晶枝生长路径两方面分析了颗粒分布在高、低密度区对电化学迁移失效的作用机理,为建立尘土污染环境下高密度电路板的可靠性检测方法奠定了基础。

Ag电化学迁移引发肖特基二极管烧毁的失效机理分析

在阐述银电化学迁移机理的基础上,利用体视显微镜、晶体管图示仪、光学显微镜、X射线检测系统及扫描电子显微镜等技术手段,系统分析了智能电表中肖特基二极管的电化学失效原因。结果表明:二极管芯片正面局部区域遭受了S污染,并发生了Ag电化学迁移现象;芯片边缘析出了Ag枝晶,导致芯片发生短路烧毁,二极管最终失效。本工作的研究成果为电子封装互连焊点中的电化学迁移导致的失效分析提供实践参考。

表面处理工艺对基板表面电化学迁移的影响

采用水滴试验,研究了表面处理工艺(有机保焊膜、浸锡和化学镍金)对BT树脂基板、陶瓷基板和FR-4基板表面电化学迁移的影响。结果表明:经有机保焊膜与浸锡表面处理工艺的试样的电化学迁移机理符合经典电化学迁移模型;经化学镍金表面处理工艺的试样的电化学迁移则表现为阳极晶枝生长,溶液中生成的镍的氧化物和氢氧化物的溶解性是阳极晶枝生长的关键因素;三种表面处理对电化学迁移的抵抗力由强变弱依次为:化学镍金,有机保焊膜和浸锡;针对采用化学镍金表面处理工艺的试样,陶瓷基板对电化学迁移的抵抗力优于FR-4基板的,而采用另外两种表面处理工艺时,基板对电化学迁移的抵抗力表现一致,由强变弱依次为:BT树脂基板,陶瓷基板和FR-4基板。

浸银电路板上的电化学迁移实验研究

迫于成本压力,大量电路板使用性价比较高的银作为镀层材料。但是,随着电子元器件向小型化、密集化发展,以及使用环境的恶劣,浸银电路板上的电化学迁移现象导致的问题逐渐引起关注。本研究通过自行设计的Y形电路板,使用铜作为基底材料,银作为镀层材料,进行水滴加速实验研究浸银电路板上的电化学迁移现象。从浸银电路板本身的原电池腐蚀和电化学迁移两个方面分析电化学迁移的机理,研究浸银电路板的电化学迁移特性,并对电化学迁移的影响因素进行评估。

表面处理工艺对基板表面金属元素电化学迁移的影响分析

本文通过滴水试验的方式,分析表面处理工艺对树脂基板、陶瓷基板对基板表面化学迁移的影响。在经过有机保焊膜和表面处理后,电化学迁移与经典化学迁移模型保持一致。在金属表面处理中,采用化学镍金表面处理后,可以呈现阳极晶枝生长,采用化学镍金表面处理后,陶瓷基板对电化学迁移的抵抗力最好。

丝网印刷银线路中电化学迁移的电化学阻抗评价

概述了采用电化学阻抗光谱研究丝网印刷银线路电极上的电化学迁移过程。

智能电表中电阻的电化学迁移失效机理研究

为了提高智能电表的可靠性,通过机械开封、离子色谱表征和截面分析等综合方法对基于电阻电化学迁移的失效机理进行了研究。结果表明,电阻短路故障机理是智能电表外场故障的主要形式,其源于金属电化学迁移。氯离子、助焊剂残留和包装膜分层的综合作用会加剧金属电化学迁移过程。此外,失效复现实验证实氯离子显著加速了电阻的电化学迁移。基于以上结果,提出了相应的优化保护方法以抑制电化学迁移。

金电化学迁移引起的功放模块失效分析研究

针对某一型号功放模块在温度循环过程中出现无功率输出现象,对失效功放模块开展了分析研究。利用扫描电镜和能量色散X射线光谱仪对功放模块内部的MMIC芯片进行形貌观察和元素成分分析。结果表明功放模块内部的MMIC芯片栅极与漏极间发生了金的电化学迁移,导致馈电端短路,从而引起模块无功率输出。经故障复现试验,证实金的电化学迁移与器件内部的助焊剂残留相关,加电使用过程中,金电极在电场、水汽及助焊剂中电解质的共同作用下发生金迁移。

添加合金元素对锡基电子材料电化学迁移影响的研究进展

锡基电子材料是电子元器件封装及焊接的核心材料之一,针对锡基电子材料服役过程中存在的电化学迁移失效问题,讨论了锡基电子材料的主要失效形式、电化学迁移的机理、研究方法、评价方法以及抑制方法,综述了掺杂不同合金元素对锡基电子材料电化学迁移行为的影响规律。

Ag-In复合焊膏的高温抗电化学迁移行为

低温烧结纳米银焊膏具有优越的热、电和力学性能,成为宽禁带半导体器件封装互连的关键材料之一,高服役温度下,烧结银的氧化和分解会引起电化学迁移的发生,可能导致电子器件的短路失效.在纳米银焊膏中添加氧亲和力更高的铟颗粒,采用竞争氧化的思路可以抑制烧结银的电化学迁移.与烧结纳米铟焊膏(382 min)相比,烧结Ag-3In和Ag-5In(质量分数,%)焊膏的电化学迁移寿命提高至779和804 min,提高约1倍;分析了铟粉对烧结银在高温干燥环境中电化学迁移失效的抑制机理.服役过程中,铟颗粒优先于银颗粒与氧气发生反应生成In_(2)O_(3),从而抑制了烧结银的氧化、分解和离子化过程,显著提高了烧结银的电化学迁移失效时间,与此同时,与烧结银焊膏相比,烧结Ag-1In与Ag-3In(质量分数,%)焊膏的抗剪强度分别提升了30.92%和32.37%.结果表明,纳米铟粉的引入可以显著提高烧结银的电化学迁移寿命.

深穿透地球化学迁移模型

深穿透地球化学是针对寻找隐伏矿的需求而发展起来的一门新的地球化学分支学科,其理论基础由连续的几个要素构成:元素向地表的迁移机理→迁移到地表以后的赋存介质和赋存形式→形成异常模式的特征。本文针对元素从深部隐伏矿体向地表的迁移机理,总结了传统的具有代表性的3种迁移模型,包括离子扩散迁移模型、地下水溶解迁移模型和电化学迁移模型,并根据最新的研究成果,提出了地气流迁移模型和多营力迁移模型。这些模型的系统总结和提出对深穿透地球化学理论基础的建立和研究隐伏矿体元素的三维分散模式具有重要理论意义。

应力诱发的电迁移失效分析

电迁移是半导体器件常见的失效机理,可以导致金属的桥连或者产生空洞,引起短路或者开路等互连失效。总结了两种典型的电迁移失效模式:热电迁移和电化学迁移,阐述了两种电迁移的失效应力诱发条件,以及失效分析方法。通过失效分析案例研究,加深对两种失效机理的认识并提供电迁移失效分析的基本思路。

高压蒸煮试验下镀锡引脚腐蚀行为及机理研究

引脚金属镀层化学腐蚀是一种典型的封装缺陷,通常在高温、高压、高湿条件下容易出现,并对产品的可靠性和使用寿命造成严重影响。为研究镀锡引脚在高压蒸煮试验下的腐蚀情况,通过金相分析、扫描电镜分析、X射线光电子能谱等分析手段,对高压蒸煮条件下的镀锡引脚化学腐蚀情况进行了研究。结果表明,引脚上化学腐蚀主要是由于锡层-铜层-薄液膜之间的电化学反应造成的,镀锡层表面形貌粗糙会加剧腐蚀的形成。对此,提出了相应的改善措施,对于提高镀层的耐腐蚀性能具有重要的参考意义。

一种电源滤波器绝缘电阻异常分析

对某型导弹电源系统上应用的一种直流电源滤波器进行故障分析,通过X光检测、电性能测试、开封检查、能谱分析、高加速寿命试验(HAST)等方法,发现滤波器绝缘电阻异常是由内部多余物和水汽共同引起的电化学迁移造成的,通过建立故障树逐步分析的和定位失效原因,探究其失效机理,并通过试验进行验证,最后针对此类问题提出有效的控制措施,可对提升此类滤波器的可靠性提供参考。