Current crowding-induced electromigration in SnAg3.0Cu0.5 microbumps

Abstract

To determine the relevance of current crowding to electromigration in the SnAg3.0Cu0.5 solder bump, a three-dimensional dual bumps simulation model was designed to demonstrate how current crowding can enhance the local atomic flux along the electron flow path. The finding of void formation occurred at the entrance points to the cathode sides and the enhancement of the growth and clustering of the intermetallic compound at the outgoing points of the anode sides along the electron flow path were verified experimentally. The tilting effect is obvious at the anode/chip side. The experimental mean-time-to-failure was observed, and Black’s equation with Joule heating effect were investigated as well.

Effect of Intermetallic on Electromigration and Atomic Diffusion in Cu/SnAg3.0Cu0.5/Cu Joints: Experimental and First-Principles Study

“…It is well known that the current density at the entry points and exit points of the solder bump (current-crowding regions) in real flipchip solder joints could be 10 to 20 times higher than in the bulk of the solder. 19 Therefore, the above simulation predicts that regions in our joint will experience more uniform current density than in the real flip-chip solder joint, and the growth of hillocks should be relatively slow in the center region of the anode if the influence of the IMC layer on the current density distribution is not taken into consideration.…”

Influence of Electromigration on Kinetics of Reaction Diffusion in the Cu—Sn System

“…Найбільш пошире-ною відмовою приладів електроніки є розрив електричного кола, що спричиняється порами, які викликані ростом інтерметалевих сполук (ІМС) між припоєм та металічним контактом інтеґральної мікросхеми (flip-chip technology). Відмови такого типу помічають після тривалої дії постійного електричного струму при підвищеній температурі, і вони являються результатом дії ЕМ [1][2][3][4][5]. Явище електроміґрації -це переміщення атомів, що спричиняється елек-тричним струмом і відбувається завдяки розсіянню електронів про-відности на атомах, які дифундують, що приводить до того, що атом обмінюється місцями з сусідньою вакансією у напрямку потоку електронів.…”

Effect of Grain Boundary Misorientation on Electromigration in Lead-Free Solder Joints

“…Current crowding, Joule heating, and solder grain orientation also influence the rate of electromigration. 1,5,9,10 Many researchers have investigated the effect of grain orientation on electromigration. Kinney et al 1 studied the influence of crystal orientation on intermetallic growth in lead-free single-crystal solder samples subjected to uniaxial current.…”