制造/封装
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。
审核编辑:刘清
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