在消費(fèi)電子產(chǎn)品以及微處理器的構(gòu)裝中，有兩種趨值得注意，第一個(gè)趨勢是將以無鉛焊錫取代傳統(tǒng)的含鉛焊錫。第二個(gè)趨勢是直接將矽晶片接在organic的基板上，此技術(shù)稱為Direct Chip Attachment(DCA)或是Flip Chip on Organic.含鉛焊錫的使用一直是造成鉛環(huán)境污染的一個(gè)重要原因之一。因此，美國、歐洲和日本已開始注重此問題。并將於近年內(nèi)禁止鉛在電子產(chǎn)品的使用。同時(shí)隨著消
　　費(fèi)電子產(chǎn)品的小型化，電子構(gòu)裝中用的焊錫即將面臨一個(gè)嚴(yán)重的可靠性（reliability）問題：即Electromigration，電遷移。本計(jì)畫擬設(shè)計(jì)適合研究焊錫Electromigration的結(jié)構(gòu):即矽V形槽(V-grove)、Blech和球狀三種試片，并運(yùn)用
　　NDL和交大半導(dǎo)體中心的制程儀器及技術(shù)來制作焊錫Electromigration試片。將使用SnAg、SnSb、SnAgCu、以及純Sn等四種無鉛焊錫，進(jìn)行焊錫Electromigration的量測及研究。本計(jì)劃將針對(duì)純錫、SnAg  SnAgCu和SnSb
　　種無鉛焊錫進(jìn)行研究。建立Blechstructure試片及制備球狀Electromigration試片及，模擬Flip Chip中的焊錫球。研究的重點(diǎn)包括以下兩項(xiàng)重要的課題：（1
　　）觀察和分析焊錫的顯微結(jié)構(gòu)演化和電流密度、溫度以及時(shí)間的關(guān)系。（2
　　）量測Electromigration速率。將對(duì)無鉛錫焊錫的Electromigration特性做一個(gè)有系統(tǒng)的研究。。關(guān)鍵詞：電子構(gòu)裝、電遷移、無鉛焊錫
　　二、緣由與目的
　　為了加強(qiáng)微處理器以及邏輯元件的性能及速度，半導(dǎo)體工業(yè)界一直追求較高密
　　度的輸入/輸出接點(diǎn)（I / O terminal）和較小的IC晶片[1]。因此BGA(Ball Grid Array)制造技術(shù)已經(jīng)被廣泛采用。當(dāng)焊錫球的尺寸漸漸縮小，以便容納更多的I/O接點(diǎn)時(shí)，焊錫球的機(jī)械強(qiáng)度及散熱問題都會(huì)變的更嚴(yán)重。臺(tái)灣也開始重視這些問題，已經(jīng)有許多學(xué)者投入焊錫球的機(jī)械強(qiáng)度研究。然而，由於焊錫球的尺寸縮小，同時(shí)也引起另一個(gè)新的挑戰(zhàn)：焊錫的電遷移(Electromigration) [2-4]。
　　電遷移一種由於電場和帶電載子所造成的質(zhì)量移動(dòng)。此現(xiàn)象通常在微電子元件
　　中有高電流密度的導(dǎo)線內(nèi)發(fā)生。例如在一條5μm寬，0.2μm厚的鋁導(dǎo)線，在室溫下通入1mA的電流(電流密度為105amp/cm2)，則會(huì)造成一端有void生成,而另一端有extrusion產(chǎn)生。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電路短路。它是在1965年被發(fā)現(xiàn)會(huì)對(duì)半導(dǎo)體
　　產(chǎn)品的可靠度會(huì)有威脅。因此，在過去三十多年中，一直有許多學(xué)者在研究此問題，并已經(jīng)研究出有效的防治之道，即在鋁線中加入2-3%的銅，而使電遷移不致於危害到電子元件。對(duì)於封裝中的焊錫接點(diǎn)，以前由於焊錫的尺寸較大(
　　約200μm)，所以電流密度較低，電遷移對(duì)焊錫接點(diǎn)并不構(gòu)成威脅。然而，目前工業(yè)界使用150μm的焊錫球，而幾年後會(huì)降到75μm。對(duì) 於150μm的焊錫球，它的工作電流密度是104amp/cm2，此電流密度造成焊錫溫度升高至80°C左右。對(duì)於125μm共晶錫鉛焊錫（溶點(diǎn)183°C），Elenius在去年指出，在150
　　°C下通入6-8×103A/cm2的電流密度，經(jīng)過100小時(shí)後，Electromigration會(huì)破壞焊錫接點(diǎn)(見圖一)，所以當(dāng)焊錫的尺寸漸漸地縮小時(shí)，所通入的電流密度也跟著增加，Electromigration對(duì)於元件的可靠性將會(huì)有很嚴(yán)重的影響。

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