电子从左向右流动,使左侧的界面金属间化合物层变厚,反过来在右侧的变薄。像这样在+极侧和-极侧化合物的生长的差异,是因热扩散和电子迁移扩散的和或差的不同所导致的,在左侧由于热造成的化合物生长的方向和由电子迁移扩散驱进的化合物生长的方向一致,因而化合物生长得厚,而在右侧二者是相反的,因而生长的厚度薄。
另外,还应考虑气流方面的影响。例如,由再流焊接形成的反应层,受电子迁移的影响大,如图3所示表示了Sn3.8Ag0.7Cu钎料球焊点的二相对电极界面的金属间化合物的状况。在此场合,-极侧的电极界面的化合物消失,而+极侧则变厚了。在Sn系焊接的界面,也表现了电子迁移的影响。比较SnNi、SnCu等的界面化合物的生长,前者Ni和Sn的扩散具有双方性,而后者则是以Cu的扩散为主。
图3 Sn3.8Ag0.7Cu的钎料球接续部的界面组织及电子迁移分布(4×104A/cm2,l50℃、35min后的组织)
在特定的条件下,由温度引起的扩散也有可能成为主要形式,如图4所示。两个Cu电极和SnPb共晶钎料接续,把温度变化和流过的电流场合Sn组成的变化比较,在室温Sn向+极侧扩散,而在150℃时Pb也向+极侧扩散。此时,温度的影响成为主角。
图4 Sn37Pb钎料接续部的Sn的浓度
四、电子迁移对倒装片接续的影响
电子迁移之所以成为问题,是随着高集成化和细间距化的进展,对倒装片接续情况,由于发热形成的温升影响显得愈严重,从而造成焊点断裂。此时,倒装片的接合部具有特异的接续形状。计算一个球在接续部分流入电流的状况,如图5所示。
图5 倒装片钎料球在接续部表现的电流密度分布