IMC到底是越厚越好?還是越薄越好

談起IMC這個問題，有點(diǎn)困惑

IMC到底是越厚越好？還是越薄越好？

IMC全稱為intermetallic（金屬間化合物），金屬化合物是兩種不同金屬原子按照一定比例進(jìn)行化合，形成與原來兩者晶格不同的新化合物。金屬化合物的形成是在兩種不同金屬的接觸面上，通過原子的熱擴(kuò)散運(yùn)動形成的；

在半導(dǎo)體封裝中，我們的芯片PAD主要是由金或鋁兩種金屬材料，bonding wire的材料就比較豐富了，有鋁、銅、鈀銅、金、銀等材料；WB焊接四要素：壓力(（bond force),功率(power)，時間(time)，溫度(temperature)，WB的四要素共同加速界面的金屬原子的相互擴(kuò)散，從而形成Au-Al、Cu-Al和Ag-Al等金屬化合物，從而達(dá)到兩種不同材質(zhì)金屬間的鍵合。

而隨著時間的推移，相互接觸的兩種金屬原子將會繼續(xù)擴(kuò)散，導(dǎo)致IMC不停地朝著兩種金屬深處生長；且由于靠近不同材質(zhì)界面原子濃度的差異，導(dǎo)致各金屬間化合物原子數(shù)量比不同，從而會同時存在多種不同成分的IMC；其次因其不同金屬原子擴(kuò)散速率的差異，導(dǎo)致Au-Al、Cu-Al和Ag-Al IMC生長方向也各有特點(diǎn)。

我們接下來聊聊

對于如何檢驗(yàn)IMC是否接觸良好，IMC面積是否滿足要求，哪些可靠性實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)IMC，失效分析如何檢查IMC等問題；

在封裝工藝過程中，對于IMC接觸是否滿足封裝要求的快速簡單的方法就是打線的推拉力實(shí)驗(yàn)，抽檢打線的推拉力也是生產(chǎn)線質(zhì)量管控的重要環(huán)節(jié)；根據(jù)打線材質(zhì)和線徑的不同來參考不同的推拉力值；

IMC面積的要求大于60%以上，不同的類型的器件對IMC的面積要求也是有差異的；

HTSL/HAST可靠性實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)IMC的重要手段；

HTSL：高溫存儲實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)條件為150℃環(huán)境下將產(chǎn)品儲存1000h，而高溫會加速原子擴(kuò)散，從而加速IMC生長速度，因此HTSL是評估因IMC生長引起失效的重要手段。

HAST：高溫高濕實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)條件為85℃和85%濕度的環(huán)境金線存儲，高溫高濕會促進(jìn)水汽和鹵素進(jìn)入到封裝體中，如果有Cl元素就會腐蝕IMC，導(dǎo)致IMC出現(xiàn)高阻。

IMC的物質(zhì)特性是硬而脆，因此形成了一個相互"矛盾"的概念，IMC的生成代表焊球與焊盤之間形成了有效焊接，但當(dāng)其生長達(dá)到一定厚度時，由于其自身的脆性又會導(dǎo)致使用過程中的熱電疲勞在其內(nèi)部產(chǎn)生裂痕，這種失效風(fēng)險由IMC生長速度決定，因此Au-Al > Ag-Al > Cu-Al。

所以我們在生產(chǎn)調(diào)試過程中會盡量增加IMC的覆蓋面積以達(dá)到有效焊接，而在可靠性過程中又會想方設(shè)法降低其生長速率，通常是在線材中進(jìn)行摻雜，以抑制原子擴(kuò)散速率，尤其是金線；

IMC隨著時間的增加和溫度的增加，IMC會越來越厚，最終會出現(xiàn)柯肯達(dá)爾現(xiàn)象，導(dǎo)致一焊點(diǎn)出現(xiàn)高阻失效。

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