Mikroelektroniklerin karmaşık dünyasında, bu metalik bağlantılarda küçük bozulmalar, güç verimsizliği veya tam cihaz arızası nedeniyle yaygın olarak kullanılır.Bu makale, bir sonraki elektronik iletkenleri ve dirençlerini kontrol etmek için gereklidir.Bu yazı, küçük çaplı mekanizmaları, karşılaştırmalı davranışları, gelişmiş tanı teknikleri ve kanıtlanmış güvenilirliğini artırmak için bağışıklık sağlar.

Altın ve Gümüş Davranışlarının Ortak Başarısızlık Moduları

Altın ve gümüş iletkenler elektrik, termal, mekanik ve çevresel stresler tarafından yönlendirilen bir dizi başarısızlık modları ile karşı karşıyadır.En yaygın dört mekanizma -elektromigration, korozyon, mekanik stres ve diffüzyon - her türlü darbeyi hızlandırmaya saldırır. Aşağıda, her modu derinlikte keşfederiz.

Elektromigration

Elektromigration, yüksek akım boşlukları metal atomlardan metal atomlara bir ivme transfer yaparken meydana gelir, elektron akışı yönünde atomik geçişe neden olur. Zamanla, bu toplu taşıma, kedileri son ve tepeleri kırılır (0.6-0.9 eV), altınları ve gümüşleri kullanarak daha fazla dirençli hale getirir.

Korozyon ve Tarnishing

Korozyon, iletken ve çevresi arasındaki kimyasal veya elektrokimyasal bir reaksiyondur. Altın doğal olarak inert ve direnici, karbon kaplamaları, cyanta, klor veya güçlü asitler varlığında çözülebilir, bazen ambalaj veya temizlik süreçleri ile karşılaşılır, aksine, kısa devreler yaratan yüzeylerde (hidrojen sulfid) meydana gelir.

Mekanik Stres

Mekanik stres, montaj sırasındaki veya vibrasyonda ısınıyor. Microelektronik paketler genellikle birden fazla malzeme ( ⁇ ölü, epoxy kalıbı, substrat) farklı ısıtımı kataraktları ile (CTE) Cihazın ısıtılması veya serinleme işlemi sırasında, eksperformel-dielektrik arayüzlerinde artış gösterir ve ayrıca yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.

Interdiffüzyon ve Kirkendall Voiding

Altın veya gümüş başka bir metal (örneğin, bakır, tin, nikel), atomlar arayüzde içebilir. Bu, özellikle de altın-aluminyum bağlantılarında, eşit olmayan difüzyon oranlarının, bakır-tin IMC'ye (Ag3Sn) aynı zamanda çelik kaplamaların da yüksek çözünürlükte bozulmaları önler.

Gold ve Silver Conductors arasındaki farklar

Her iki metal de Grup 11'e ait ve birçok fiziksel özelliklerini paylaşmasına rağmen, farklı başarısızlık imzaları onları farklı uygulamalar için uygun hale getirir. Aşağıdaki tablo önemli parametreleri özetliyor.

Property Gold (Au) Silver (Ag)
Electrical resistivity (µΩ·cm) 2.44 1.59
Thermal conductivity (W/m·K) 318 429
Corrosion resistance Excellent (inert) Poor (tarnishes)
Electromigration activation energy (eV) ~1.0–1.2 ~0.6–0.9
Ductility (% elongation) 30–40 20–30
Relative cost (per kg) High (~60× silver) Moderate

Gold Conductorsors

Altının doğal oxidasyona bağışıklığı, görev-kırık temaslar, tel bağlar ve yüksek çözünürlükte, medikal cihazlar ve telekomünikasyon. Yüksek hızları, ek olarak, altın kanallarını tekrarlamaya devam eder (örneğin, tin-leMC veya liderlik) için sorunlar yaratabilir.

Silver Conductors

Silver'ın eşsiz elektrik ve termal iletkenliği, güçlendiricileri, RF modülleri ve LED termal yönetimi için gerekli kılıyor. Ancak reaktivite, nem, sulfur ve yüksek sıcaklık ile hızlanıyor; otomotiv veya endüstriyel ortamlarda, uzun süre boyunca gümüş kontaktları azaltıp, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.

Altın ve Gümüş Davranışlar için Başarısızlık Analizi Teknikleri

Şef başarısızlığının kök nedenini teşhis etmek, fiziksel muayene, materyal karakterizasyonu ve elektrik testleri ile birleştiren sistematik bir yaklaşım gerektirir. Aşağıdaki teknikler başarısızlık analizinde standarttır (FA) laboratuarlar.

Taramalı Elektron Mikroscopy (SEM)

SEM, başarısız iletkenlerin yüksek çözünürlüklü üstografisini sağlar. Elektromigrasyondan, korozyondan, mekanik stresten çatlaklar veya elektrokimyasal göçten kaynaklanan tahıl sınırlarını kolayca gösterir.Dörtücük için, SEM, yeniden icat edilen elektron (BSE) görüntüleme işaretlerini ortaya koyar - uzaydan metalik bileşikleri veya kirleticileri tespit etmek için kullanılır.

Enerji Dispersive X-ray Spectroskopu (EDS)

EDS, iletken ve herhangi bir başarısızlık ürünü elemental kompozisyonunu tanımlar. gümüş iletkenlerde, EDS, sulfur ve oksijenin tarnish tabakalarında varlığını onaylayabilir veya sıvı dolumların uzaysal dağılımını hızlandırır, EDS, kondüktörleri için, EDS, elektrotlar (aum, v) ve hidrojen için sınırlı sayıdaki (C) ve böylece organik olmayan teknikler (XPS) için gerekli olan bir alandır.

Odaklı Ion Beam (FIB) ve Tomography

FIB, bir galyum iyon kirişini, bir iletken aracılığıyla kesin kesitleri kesmek için kullanır, Kirkendall boşlukları veya metalik tabakalar gibi iç yapıları açığa çıkarır.Köpörtündeki bölümü yerel olarak ve sonra situ'da görüntüleyin, örneğin altın top bağlarını araştırmak için FB dilimleme yeteneği, FIB kesitleme, Kirkendall boşlukları veya yüzeyden görünmez olan üç boyutlu bölgeyi ortaya koyar.

Transn Microscopy (TEM)

Atom ölçekli yapı önemli olduğunda, TEM, rakipsiz bir karar sunar. Gümüş göçün erken aşamalarını incelemek veya nanotanışlama veya mekanik başarısızlıkları önlemek için özellikle kullanışlıdır.

X-ray Tomography (XCT)

Yıkıcı 3D inceleme için, XCT, X-ray absorpsiyon farklarını, çatlakları ve paketler içinde yanlış anlamayı amaçlar.Özellikle yıkıcı teknikler uygulanmadan önce gizli bir tarama için faydalıdır.

Elektrik Testi ve Başarısızlık Yerelleştirme

Fiziksel analizden önce, direnç ölçümü gibi elektrik testleri, dört noktalı olasılık ve termal görüntüleme başarısız siteyi bulabilir.Mevcut stres altında zaman içinde bir değişiklik (örneğin, sürekli olarak) elektromigrasyon birikimini gösterebilir. Lock-in termografi hataları nedeniyle ortaya çıkarırken, lazer gerilim görüntüleme veya zaman alanı yansıtmak için bu teknikler, SEM /FIB analizi için hassas bölgeye rehberlik eder.

Davranışı Geliştirmek için Stratejiler

Tartışmalı başarısızlık mekanizmalarına dayanarak, birkaç tasarım ve süreç stratejileri altın ve gümüş iletkenlerin hayatını önemli ölçüde uzatabilir. Bu stratejiler farklı aşamalarda uygulanır, malzeme seçiminden son paketlemeye kadar.

  • [FONT:0) Logo ve adhesion katmanlarının kullanımı: İnce filmler (örneğin, TiW, NiCr, Pt) iletken ve substratlar arasındaki fark ve eklemler için, silikonda altın için, titanyum bir tabakada (% 50-100 nm) tipik; bir şekilde gümüş için, bir nikel bariyer (200 nm) göçü azaltır.
  • [FONT:0) Korumalı kaplamalar ve enkapsülasyon: Conformal kaplamalar (parylene, epoxy, poliimide) veya metal bitirme (Ni/Au, ENIG) kondüktöre nez ve koreal gazlar ile konsülebilir.
  • [FONT:0]Tümoylama ve doping: Parladium gibi elementler ekleme (örneğin, AgPd 70/30), bakır veya platini gümüş bariyerlere teslim etmek ve elektromigrasyonu artırarak, aktivasyon enerjilerini artırmak için azaltın.
  • [[Düzücük proseslerin Optimizasyonu: [Dönetici: 0,4][/FONT=C) Daha fazla tahıl sınırları nedeniyle daha yavaş difüzyon gösterebilir (bu da her iki yararlı ve zararlı olabilir - küçük tahıllar da tahıl sınırı difüzyonu artırabilir, bu yüzden düşük hacimli kaplama kimyagerlerinin kullanımı ve yavaş soğutma oranlarının azalması gerekir.
  • [FONT=0) Mevcut ve sıcaklık için tasarım kuralları: ), Mevcut yoğunlukları giderek artan iletken kesitler ile sınırlandırarak veya çoklu paralel izlerini kullanarak elektromigrasyonu azaltır. Termal yönetim (ısırır, ısı parçaları, ısıtılır) gecikmeyi hızlandıran eşlerin altında çalışır sıcaklıklar tutar.
  • [FONT:0)Yönerge testi ve tarama: [DDD4][/FONT=C)) Acelal yaşam testleri (örneğin yüksek sıcaklık depolama, sıcaklık bisiklet ve HAST) geç kusurları ortaya çıkarır.

Vaka Çalışması: Yüksek Güç LED'lerde Gümüş Göç

Yüksek çözünürlükte LED modüllerde, gümüş, dış aydınlatmada yansıtıcı bir kaplama olarak kullanılır ve seri bağlantı için intravitreal olmayan ölçümler için intravitreal/EDS kullanılarak yapılan gümüş sulfidlerin analizi, düzelme ve yüksek nem altında ince gümüş kaplamalar ile bağlantılıdır.

Davranışçı Malzemedeki Future Trendleri ve Önleme Önleme

Mikroelektronik yüksek yoğunluk 3D entegrasyonuna ve heterojen ambalajlara, altın ve gümüş yüz yeni zorluklara karşı hareket ediyor gibi, alternatif malzemeler göç ve korozyona karşı verilen vaat ediyor. Araştırmacılar ayrıca mikro iletkenliği artırmak için mikrokapiteleri dahil ediyor.

Sonuç olarak, mikroelektroniklerdeki altın ve gümüş iletkenlerin başarısızlık analizi olgun ama gelişen bir alandır. eşsiz başarısızlık mekanizmalarını anlamakla birlikte, hızlandırılmış test ve fizik temelli modelleme, potansiyel hataların her uygulama için uygun metali seçebilirler, terapötik süreç koşullarını seçebilirler ve sağlam tasarımları uygularlar.