Electromigration (EM) and Electrochemical Migration (ECM)

Electromigración (EM) y Migración Electroquímica (ECM)

Wednesday, January 26, 2011

Domingo, 30 de Enero de 2011 por Andy Mackie [ver biografía]

Esta semana me solicitaron que contribuyera al próximo manual de Plasma Acoplado Inductivamente (IPC por sus siglas en inglés) (IPC-CH-65 HDBK) en la sección acerca de contaminación y sus efectos sobre los montajes de cableado impreso (PWA por sus siglas en inglés). Existe un claro cruce de tecnología desde el espacio estándar de tecnología de montaje en superficie (SMT por sus siglas en inglés) / tableros de circuitos impresos (PCB por sus siglas en ingles) en el montaje de semiconductores: específicamente en montaje flip-chip, microbumps, y vías a través del silicio (TSV por sus siglas en inglés). Sin embargo, la terminología está "comenzando a colisionar”: frases familiares para los fabricantes de los semiconductores ahora deben ser comprendidas y pasan a formar parte del vocabulario de los ingenieros de empaque de semiconductores que están ingresando en el campo de SMT. Quiero aclarar la información acerca de esto, por eso este mensaje en el blog, que está basado en un documento que yo proporcioné en una reunión del IWLPC (International Wafer Level Packaging Conference) en el año 2009, sin embargo probablemente vale la pena repetirlo para una audiencia más amplia.

Migración Electroquímica (ECM)

La ECM está caracterizada por el movimiento de iones de metal ENTRE los conductores metálicos adyacentes, para formar dendritas. Los parámetros clave de control aquí son:

- Humedad o humedad alta, medida como %RH

- Presencia de iones metálicos móviles

- Una gradiente potencial alta, expresada en Voltios por unidad de largo (digamos V/cm)

La temperatura alta también puede exacerbar el problema. Los iones metálicos hidratados, al estar cargados positivamente, migrarán hacia el cátodo (-ve), formando una dendrita, que es una aguja o estructura metálica tipo rama de árbol. La dendrita es el principal indicador visual de la ECM ECM Diagram

Electromigración (EM)

EM, por el contrario, ocurre DENTRO de un conductor metálico, cuando grandes cantidades de electrones de alta velocidad impactan en los átomos metálicos y los desplazan por una simple transferencia de velocidad. Los principales factores que dan efecto a la EM son:

- Temperaturas elevadas

- Presencia de átomos metálicos móviles

- Una alta densidad presente, expresada en Amperes por unidad de área (digamos A/cm2)

Es importante tener en cuenta que la humedad u otra humedad ambiental no tienen efecto en la EM, porque la EM ocurre dentro de la unión metálica.
EM Diagram
El principal indicador visual de la EM es la presencia de vacíos en puntos en una interconexión metálica cerca del ánodo (+ve), frecuentemente donde la densidad presente es más grande (el efecto “aglomeración de corriente” – consulte abajo). Current Crowding 3

Los vacíos normalmente son vistos dentro de la unión, y eventualmente pueden conducir a un escape término y falla de la unión, porque el área real de corte transversal de las uniones se contrae con el tiempo, aumentando la densidad presente.

Espero que esta explicación sea clara y tenga sentido.

¡Saludos! Andy

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