【技术实现步骤摘要】
焊点的合金化寿命预测方法、装置以及计算机设备
[0001]本申请涉及微电子封装领域，特别是涉及一种焊点的合金化寿命预测方法、装置以及计算机设备。
技术介绍
[0002]随着微电子封装技术的发展，焊点合金化寿命的预测成为评估封装互连可靠性的重要指标。随着焊点的尺寸不断缩小，由于受到微尺寸和大电流密度效应等因素的影响，器件乃至整体系统的可靠性受到严峻的考验，而提高封装I/O密度被认为是提升高性能微电子器件集成度的重要途径。以无铅微焊点为例进行说明，无铅微焊点的直径可达到30um以下，截距可缩小至20um，具有超高的封装I/O密度。然而，无铅微焊点更容易合金化成Cu
‑
Sn界面金属化合物层(Intermetallic Compound，IMC)，降低了焊点互连的合金化寿命，进而对器件乃至整体系统的可靠性造成隐患。
[0003]基于现有技术，IMC层合金化程度的预测方法主要适用传统大体积互连焊点结构，无法实现量化焊点尺寸缩小后引起的凸点完全合金化、不同类型IMC层间相互转化的问题。
技术实现思路
[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高预测准备度，降低时间成本和经济成本的焊点的合金化寿命预测方法、装置以及计算机设备。
[0005]第一方面，本申请提供了一种焊点的合金化寿命预测方法，所述焊点包括第一金属的焊盘及第二金属的焊料层，所述焊盘与所述焊料层合金化生成包括第一金属及第二金属的界面金属化合物层；所述方法包括：
[0006]获取所述焊盘、所述焊料层...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种焊点的合金化寿命预测方法，其特征在于，所述焊点包括第一金属的焊盘及第二金属的焊料层，所述焊盘与所述焊料层合金化生成包括第一金属及第二金属的界面金属化合物层；所述方法包括：获取所述焊盘、所述焊料层及所述界面金属化合物层内所述第一金属的通量；获取所述界面金属化合物层中所述第一金属的净通量及所述第一金属的净通量与所述界面金属化合物层的生长速率的关系；基于所述第一金属的净通量与所述界面金属化合物层的生长速率的关系建立所述界面金属化合物层的生长模型；基于所述界面金属化合物层的生长模型预测所述焊点的合金化寿命。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊盘包括第一焊盘及第二焊盘，所述焊料层位于所述第一焊盘与所述第二焊盘之间，所述界面金属化合物层位于所述第一焊盘与焊料层之间及所述第二焊盘与所述焊料层之间，所述界面金属化合物层包括第一界面金属化合物层及第二界面金属化合物层，所述第一界面金属化合物层及所述第二界面金属化合物层均为所述第一金属及所述第二金属的反应产物。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一焊盘包括阴极焊盘，所述第二焊盘包括阳极焊盘，所述第一金属包括铜，所述第二金属包括锡，所述获取所述界面金属化合物层中所述第一金属的净通量及所述第一金属的净通量与所述界面金属化合物层的生长速率的关系包括：建立所述第一焊盘与所述焊料层之间的所述第一界面金属化合物层及所述第二界面金属化合物层的厚度变化与所述第一金属在所述第一焊盘、所述第一界面金属化合物层、所述第二界面金属化合物层及所述焊料层中的通量的如下关系式：所述第二界面金属化合物层及所述焊料层中的通量的如下关系式：其中，C
Cu/ε
表示铜原子在所述第一界面金属化合物层中的浓度，C
Cu/η
表示铜原子在所述第二界面金属化合物层中的浓度，表示原子浓度梯度导致的铜从所述第一焊盘到所述第一界面金属化合物层的热扩散通量，表示原子浓度梯度导致的铜从所述第一界面金属化合物层到所述第二界面金属化合物层的热扩散通量，表示原子浓度梯度导致的铜从所述第二界面金属化合物层到所述第二金属的热扩散通量，为电子风力导致的所述第一界面金属化合物层中的铜电迁移通量，为电子风力导致的所述第二界面金属化合物层中的铜电迁移通量；基于如下公式得到所述第一焊盘中所述第一金属在所述第一界面金属化合物层中的净电迁移通量：其中，C
Cu/ε
表示所述铜原子在所述第一界面金属化合物层中的浓度，D
Cu/ε
表示所述铜原
子在所述第一界面金属化合物层中的热扩散系数，为所述铜原子在所述第一界面金属化合物层中的有效电荷数，ρ
ε
为所述第一界面金属化合物层的电阻率，k为玻尔兹曼常数，T为焊点的开尔文温度，e为单位电荷量，j为平均电流密度；基于如下公式得到所述第一焊盘中所述第一金属在所述第二界面金属化合物层中的净电迁移通量：其中，C
Cu/η
表示所述铜原子在所述第二界面金属化合物层中的浓度，D
Cu/η
表示所述铜原子在所述第二界面金属化合物层中的热扩散系数，为所述铜原子在所述第二界面金属化合物层中的有效电荷数，ρ
η
为所述第二界面金属化合物层的电阻率；k为玻尔兹曼常数，T为焊点的开尔文温度，e为单位电荷量，j为平均电流密度；基于如下公式得到所述第一焊盘中所述第一金属在所述第一界面金属化合物层中的净热扩散通量：其中，C
Cu
为铜焊盘中的铜原子浓度，D
Cu/ε
为铜原子在所述第一界面金属化合物层中的热扩散系数，C
Cu/η
表示铜原子在所述第二界面金属化合物层中的浓度；基于如下公式得到所述第一焊盘中所述第一金属在所述第二界面金属化合物层中的净热扩散通量：其中，C
Cu/ε
表示铜原子在所述第一界面金属化合物层中的浓度，C
Cu/Sn
为溶解在锡焊料中铜原子的浓度，D
Cu/η
为铜原子在所述第二界面金属化合物层中的热扩散系数；建立所述第二焊盘与所述焊料层之间的所述第一界面金属化合物层及所述第二界面金属化合物层的厚度变化与所述第一金属在所述第二焊盘、所述第一界面金属化合物层、所述第二界面金属化合物层及所述焊料层中通量的如下关系式：所述第二界面金属化合物层及所述焊料层中通量的如下关系式：其中，C
Cu/ε
表示铜原子在所述第一界面金属化合物层中的浓度，C
Cu/η
表示铜原子在所述第二界面金属化合物层中的浓度，ε表示所述第一界面金属化合物层的厚度，η表示所述第二界面金属化合物层的厚度，表示原子浓度梯度导致的铜从所述第二焊盘到所述第一界面金属化合物层的热扩散通量，表示原子浓度梯度导致的铜从所述第一界面金属化合物层到所述第二界面金属化合物层的热扩散通量，表示原子浓度梯度导致的铜从所述第二界面金属化合物层到所述第二金属的热扩散通量，为电子风力导致的所述第一界面金属化合物层中的铜电迁移通量，为电子风力导致的所述第二界面金属化合物层中的
铜电迁移通量，为电子风力导致的所述第二金属层中的铜电迁移通量；基于如下公式得到所述第二焊盘中所述第一金属在所述第一界面金属化合物层中的净电迁移通量：其中，C
Cu/ε
表示所述铜原子在所述第一界面金属化合物层中的浓度，C
Cu/η
表示所述铜原子在所述第二界面金属化合物层中的浓度；D
Cu/ε
表示所述铜原子在所述第一界面金属化合物层中的热扩散系数，D
Cu/η
表示所述铜原子在所述第二界面金属化合物层中的热扩散系数；为所述铜原子在所述第一界面金属化合物层中的有效电荷数，为所述铜原子在所述第二界面金属化合物层中的有效电荷数；ρ
ε
为所述第一界面金属化合物层的电阻率，ρ
η
为所述第二界面金属化合物层的电阻率；k为玻尔兹曼常数，T为焊点的开尔文温度，e为单位电荷量，j为平均电流密度；基于如下公式得到所述第二焊盘中所述第一金属在所述第二界面金属化合物层中的净电迁移通量：其中，C
Cu/Sn
表示所述铜原子溶解在所述第二金属层中的浓度，D
Cu/Sn
表示所述铜原子在所述第二金属层中的热扩散系数，为所述铜原子在所述第二金属层中的有效电荷数；ρ
Sn
为所述第二金属层的电阻率，k为玻尔兹曼常数，T为焊点的开尔文温度，e为单位电荷量，j为平均电流密度；基于如下公式得到所述第二焊盘中所述第一金属在所述第一界面金属化合物层中的净热扩散通量：其中，C
Cu
为铜焊盘中的铜原子浓度，D
Cu/ε
为铜原子在所述第一界面金属化合物层中的热扩散系数，C
Cu/η
表示铜原子在所述第二界面金属化合物层中的浓度；基于如下公式得到所述第二焊盘中所述第一金属在所述第二界面金属化合物层中的净热扩散通量：其中，C
Cu/ε
表示铜原子在所述第一界面金属化合物层中的浓度，C
Cu/Sn
为溶解在锡焊料中铜原子的浓度，D
Cu/η
为铜原子在所述第二界面金属化合物层中的热扩散系数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一金属在所述界面金属化合物层中的净通量与所述界面金属化合物层的生长速率的关系包括：基于如下公式得到所述第一金属在所述第一焊盘与所述焊料层之间的所述第一界面金属化合物层中的净通量与所述第一焊盘与所述焊料层之间的所述第一界面金属化合物层的生长速率的关系：
其中，式中，C
Cu/ε
表示铜原子在所述第一界面金属化合物层中的浓度，C
Cu/η
表示铜原子在所述第二界面金属化合物层中的浓度，C
Cu
为铜焊盘中的铜原子浓度，D
Cu/ε
为铜原子在所述第一界面金属化合物层中的热扩散系数，表示铜原子在所述第一界面金属化合物层的有效电荷数，ρε...
【专利技术属性】
技术研发人员：付志伟，郑冰洁，徐及乐，王健，陈思，杨晓锋，黄云，路国光，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。