一、问题的引出
电子迁移长期以来用于研究半导体配线缺陷的形成机理及对策。伴随着半导体配线的微细化，流过配线的电流值显著上升。今天VLSI中的Al或Cu线宽为0．1μm、厚0．2μm的截面上，即使只通过1mA的电流，其电流密度也高达106A／cm2。面对如此大的电流密度，只要温度稍有变化，也将很容易导致电子迁移现象发生。另一方面，对焊点来说现在其接续部分已经比较小了，例如，其细间距已可达到200μm的直径。然而，这还远非极限。随着现代化工艺进程的进一步推进，半导体的微细化接续点数势必会继续增加，这就意味着，焊接的接续面积必然还将继续变小。特别是在倒装片技术中，100μm的直径流过的峰值电流约0．2A，到2011年该尺寸已进一步缩小到50μm，对上述同样的峰值电流来说，其电流密度便高达10＾4A／cm2。由此，便可预见将来钎料的电子迁移现象必然会成为影响焊点可靠性的一个大问题。
二、钎料的电子迁移
电子迁移的驱动力是“电子风”，图1说明了其涌现的过程。？
图1 强电子流推进原子的扩散（灰色的原子由“电子风”引入的空穴扩散）
在很强的电子流的场合下，电子风相当于原子风。按其形成原理对其进行仿真分析。在这里把在电场E中的有效电荷Z※作为驱动原子运动的动力Fem，这样就得到下式：Fem ＝Z※Ee （1）式中 e——电子的电荷；E——电场强度，对金属来说，在电场里流过电流时，其电场强度可表示为电流值j和电抗值ρ的乘积，即Fem ＝Z※eρj （2）Z※——和“散乱断面积”相关的变量，当电子获得一定程度的能量移动时，就可以求得原子的通量（单位时间通过单位面积的原子数，原子／cm2·s），有Jem＝C（D／kT）Fem＝C（D／kT） Z※eρj＝nμeEe （3）式中，C为单位体积当量的原子密度；n为单位体积当量的电子密度；（D／kT）为原子的移动度；μe为电子的移动度；D为玻尔兹曼常数（是温度函数）；T为绝对温度。此时库仑力因为很小故予以忽略。
由式（3）可以预测某时间段会发生怎样的原子移动。原子移动的本质是晶格中的空穴。这些空穴的聚集便形成空隙，空隙的成长所引起的破断就可用上式来预测。对LSI的Al或Cu配线场合，电子迁移成为问题的电流密度为10＾5～10＾6A／cm2，而对钎料来说，更低的电流密度10＾3～10＾4A／cm2便能产生。即使二者的配线大小等级有差异，但不久也会成为问题的，这是必须要考虑的。像上式所表示的，电子迁移要影响原子的扩散速度。作为在Sn中扩散快的原子如Cu、Ag、Ni等，实际上这些原子的扩散速度是异常快的，它不溶入Sn的结晶格子，只在晶格间移动。由于Sn的间隙间的多结晶构造，故Ni等是在Sn的间隙间的缝中扩散的。由于只有β－Sn具有不同的方向性结晶（不同的结晶方位其特性上有较大的差异），所以Ni的扩散率随结晶方位的不同也存在着差异。
这一性质，恐怕对微细接续部分也会产生影响。总之作为微细的钎料球，球自身几乎也有多个结晶，所以其电子迁移的效果也是不同的。
三、电子迁移对接合界面的影响
电子迁移不是单独发生的，它同时受热、温度梯度及应力场等的激活而对扩散产生影响。因此，在考虑复杂的组装形态时，必须充分研究上述的各种因素的影响。
首先，介绍简单的界面情况，如图2示出了Sn－Ag－Sn构成的接续界面的电子迁移的情况。
图2 在Sn－Ag－Sn接合界面的电流流过场合时的界面组织的变化（140℃，500A／cm2的条件下15天后）
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