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半导体封装中银迁移,怎么办?

2023-05-18 16:17:55 行业新闻 2108

半导体封装中银迁移,怎么办?

转自:导电高研院;作者:CEIA电子智造

 

银在电导率、稳定性方面具有优异特性,被广泛用于电子元器件中的导线和接点,然而在长时间高温和高电场的环境下常常出现银迁移现象,如何缓解银迁移现象呢?

 

什么是银迁移

银迁移(Silver Migration)是指在导体材料中,银离子由于电场和温度的作用,沿着导体材料的晶粒边界或晶界迁移,并在终端位置沉积下来,从而形成导体短路或断路等失效现象。

银迁移现象会导致导线的电阻增加,信号失真,最终导致器件失效。具体表现包括:

导线电阻增加:随着银迁移现象的发生,导线中的银原子会向细节处移动,导致导线截面积减小,电阻增加,从而降低电路的性能。

信号失真:银迁移现象的加剧,导线中的银原子会向接近信号线的区域移动,导致信号失真和干扰,从而影响电路的正确性和可靠性。

器件失效:长时间的银迁移现象会导致导线的性能逐渐退化,直到完全失效,从而导致整个器件失效。

 

出现银迁移的原因

针对银迁移现象,可采取以下措施进行改善:

01电流密度过大:当电流密度过大时,金属中的离子受到电场力作用,会向电流方向迁移,导致材料的失衡。对于常规的厚度为35um的银线,建议将电流密度限制在2.5x10^4A/cm^2以下。

02温度过高:在高温环境下,金属材料中的离子能量增加,离子迁移的速度也会随之增加,进而促使银迁移现象的发生。在封装或连接器件时,温度通常应控制在不超过150℃的范围内。

03尺寸效应:金属线路的尺寸和形状也会影响银迁移的发生。当线路尺寸很小或线路呈现弯曲形状时,离子迁移的速度更快,因此出现银迁移现象的概率也会相应增加。

 

解决方案

银迁移是一个复杂的问题,需要综合考虑多方面的因素,以下是一些可能的措施:

优化材料选择:可以选择更加耐高温和耐腐蚀的材料,如钨、钼、铜等。

改善封装结构:封装结构设计应该考虑到热膨胀系数的匹配,以减少热应力对晶体管引线和银线的影响。

优化工艺参数:通过调整电镀条件、焊接温度、时间等参数,可以减少银迁移的风险。

使用添加剂:向银线中添加一些元素,如钯、铂、金等,可以改善晶体管的可靠性。

采用抗银迁移工艺:采用抗银迁移工艺的晶体管可以大幅减少银迁移的风险。

引入测试环节:在晶体管生产的不同阶段加入测试环节,以便及时发现和解决潜在的银迁移问题。

 

 

免责申明:本文内容转自:导电高研院;作者:CEIA电子智造。文字、素材、图片版权等内容属于原作者,本站转载内容仅供大家分享学习。如果侵害了原著作人的合法权益,请及时与我们联系,我们会安排删除相关内容。本文内容为原作者观点,并不代表我们赞同其观点和(或)对其真实性负责。

 

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