Kirkendall效应?
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发布时间：2024-06-04 22:31
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时间：2024-06-24 06:00
欢迎来到封装可靠性领域的深度探索，今天我们将聚焦于那个神秘却至关重要的失效模式——Kirkendall效应。这个看似高深的名字背后，隐藏着电路测试中的关键挑战。让我们一起揭开它的面纱，看看它是如何在IMC键合界面上制造"麻烦"的。
Kirkendall效应：金属间的秘密舞蹈
源于冶金学的Kirkendall效应，其实质是两种扩散速率不同的金属在相遇时，由于化学势、晶格常数和热膨胀系数的差异，产生应力并导致界面区域的粘附力下降，形成半断线，从而影响电路性能。以Au-Al键合为例，长时间使用或高温存储会导致Au和Al生成一系列化合物，如Au5Al2、Au2Al等。这些化合物扩散速度不一，进而形成环形空洞，使封装在电测试中表现出时通时断的诡异现象。
可靠性实验：温度与跌落的考验
温度是Kirkendall效应的催化剂。高温存储试验，如HTSL（High Temperature Storage Life），模拟产品在高温环境中的寿命，有助于揭示Kirkendall孔洞在封装材料中的活跃程度。通常，我们采用150℃下存储1000小时的condition B测试。而跌落实验，如drop test，通过模拟实际使用中的冲击，验证焊点的稳定性，对于Kirkendall效应的影响同样重要。
抑制策略：从材料到工艺
要对抗Kirkendall效应，关键在于材料和工艺的改进。比如，通过在焊料中添加镍元素，可以抑制Cu3Sn的生长，从而控制空洞的产生。预处理工艺如Cu焊盘的退火处理，能均匀分布Cu成分，降低应力，细化晶粒结构，从源头上减少空洞的形成。
知识延伸：深入探究与实践
更多关于Kirkendall效应的研究，可以参考《可靠性物理》以及一系列专业论文，如关于微焊点界面和Sn基钎料Cu焊点的抑制方法，以及先进倒装芯片封装技术中的可靠性讨论。这些文献将为你提供更深入的理解和实用的解决方案。
封装工程师们，记住，每一个细节都关乎产品的寿命和性能。了解Kirkendall效应，掌握应对策略，让我们共同守护那些精密电路的稳定与安全。
