【摘 要】
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随着芯片技术的不断发展,电子元件的尺寸不断地缩小,更高密度的封装,使得元件的间距变得越来越小,电势梯度也更加的高,由此,引出一些可靠性的问题。电化学迁移（Electro Chemical Migration,ECM）导致的失效便是其中之一,是影响元件焊点可靠性的关键因素。近年来已经有许多关于锡基焊料电化学迁移（ECM）的相关研究,并且针对掺杂不同元素的锡基钎料的电化学迁移敏感性做了相关研究,但目前
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随着芯片技术的不断发展,电子元件的尺寸不断地缩小,更高密度的封装,使得元件的间距变得越来越小,电势梯度也更加的高,由此,引出一些可靠性的问题。电化学迁移（Electro Chemical Migration,ECM）导致的失效便是其中之一,是影响元件焊点可靠性的关键因素。近年来已经有许多关于锡基焊料电化学迁移（ECM）的相关研究,并且针对掺杂不同元素的锡基钎料的电化学迁移敏感性做了相关研究,但目前针对无Ag焊料在不同温度以及不同电解质浓度下的电化学腐蚀与电化学迁移研究内容较少。目前焊料的发展趋势更加趋向于低银以及无银发展,所以针对无Ag焊料在不同温度/电解质浓度下钎料的耐腐蚀性与抵抗电化学迁移的研究至关重要。本文针对SAC305（Sn-3Ag-0.5Cu）、SN100C（Sn-Cu-0.05Ni-0.009Ge）、Sn-0.7Cu三种焊料合金在不同温度/电解质浓度下的抗电化学腐蚀与抗电化学迁移性能变化的规律进行研究。本文通过对目前常用的无铅钎料的查阅与整理,挑选出三种具有代表性的焊料合金进行电化学腐蚀与电化学迁移测试,采用水滴法进行原位观察,计算比较SAC305、SN100C、Sn-0.7Cu枝晶生长速度。通过电化学工作站进行电化学阻抗（Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS）与极化曲线的测定来对比SAC305、SN100C、Sn-0.7Cu在不同温度与电解质浓度条件下的腐蚀速率的快慢,并分析其抵抗电化学腐蚀的能力。通过对实验结果分析得出SAC305、SN100C、Sn-0.7Cu三种焊料的耐蚀性规律,以及对SAC305、SN100C、Sn-0.7Cu的电化学迁移规律进行研究。本实验结果表明:由于Ag的加入,在不同温度与不同电解质浓度下失效速率最高的焊料合金为SAC305。而SN100C的枝晶生长速率受Na Cl浓度与电化学迁移温度的影响较小,其枝晶生长形貌的变化趋势较为平稳。三种合金形核位置均优先位于液滴较薄位置形核,且三种合金的钝化能力由高至低依次为Sn-0.7Cu＞SAC305＞SN100C。温度对于三种合金腐蚀速率的影响远小于离子浓度变化对于腐蚀速率产生的影响,温度的升高会促使合金中的金属间化合物发生选择性氧化,使得高电势金属发生还原变为单质。而电解质浓度的提高则是促使腐蚀产物以沉淀的形式存在,形成的枝晶密度与枝晶长度大幅度减小。利用原位观察法判定三种合金形成枝晶所需孕育期,发现三种合金中SAC305所需孕育期最短,即SAC305具有最快的失效速率。SN100C在电化学迁移过程中所生成枝晶的密度与主要枝晶相较于Sn-0.7Cu更高,Ni元素与Ge元素在电化学迁移过程中优先参与枝晶的形成过程,并且在腐蚀产物中出现富集。
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