抵消电迁移的方法

专利名称：抵消电迁移的方法
技术领域：
本发明是有关于一种抵消电迁移的方法，且特别是有关于一种可适用在焊点 结构上的抵消电迁移的方法。
背景技术：
电迁移(electromigration)是指导体中的原子与电子经过动量转换，而造 成原子循电子流方向扩散迁移的一种现象。此时，导体中的原子将由导体的阴极 (cathode)端往导体的阳极(anode)端移动。如此一来，将造成导体的阳极端产 生凸起物(hillock)或须晶(whisker)，并在导体的阴极端留下凹陷(valley) 或孔洞(void)。在相同的导线与环境条件下，当通过导体的电流密度愈大时，则 电迁移将愈明显。
由于近年来各种电子产品皆朝向轻薄短小，且多功能的方向发展。因此，为 使电子产品中的芯片能传输或处理更多的能量与信号，故常需增加芯片与线路板之 间的焊点结构数量，或增加通过焊点结构的电流。而传统技术主要是通过縮小焊点 结构的尺寸以使单一芯片可以容纳更多的焊点结构。同时也提升信号的传输速率。 若焊点尺寸縮小，同时覆载电流也增加的双重情形一起发生，则特定焊点所承受的 电流密度势必大幅拉升。此一结果将使电迁移对焊点可靠度的威胁明显上升。
图1为传统技术中连接芯片与线路板的电性的焊点结构的示意图。请参照图 1，焊点结构110电性连接芯片120与线路板130。由于传统技术縮小焊点结构110 的尺寸并增加通过焊点结构110的电流，因此通过焊点结构110的电流密度将大幅 增加。也因此，在焊点结构110上电迁移将越趋显着。常见的电迁移对焊点结构 IIO的破坏模式，如在焊料110a的阴极端会产生孔洞112 (void)而造成损坏。
具体而言，当电流I的方向是从线路板130经焊点结构110流向芯片120时， 代表电子流E是从芯片120经焊点结构110流向线路板130。此时，焊点结构110 中的金属原子(未绘示)受电子流E的影响而向线路板130的方向移动，因此易造成焊料110a与芯片120相接的部分产生孔洞112。

发明内容
本发明提出一种抵消电迁移的方法，以解决连接芯片与线路板间的焊点结构 于电子产品运作时易受电迁移的影响而损坏的问题。
本发明另提出一种抵消电迁移的方法，以解决连接线路板与线路板间的焊点 结构于电子产品运作时易受电迁移的影响而损坏的问题。
为具体描述本发明的内容，在此提出一种抵消电迁移的方法如下所述，此抵 消电迁移的方法适用于一芯片封装体中的焊点结构。首先，提供一芯片封装体，芯 片封装体包括一线路板、 一芯片以及多个焊点结构，其中芯片配置于线路板上，焊 点结构配置于线路板与芯片之间并电性连接芯片与线路板。然后，于焊点结构的一 侧交替施加一第一电流与一第二电流，其中第一电流与第二电流方向相反，第一电 流与第二电流的电流密度皆为104A/cm2。
在本发明的一实施例中，芯片封装体的焊点结构的一侧为焊点结构与芯片相 接的一侧。
在本发明的一实施例中，芯片封装体的焊点结构的一侧为焊点结构与线路板 相接的一侧。
在本发明的一实施例中，焊点结构包括一焊料。
在本发明的一实施例中，焊点结构还包括一接合金属层，且接合金属层配置 于焊料与芯片之间。
在本发明的一实施例中，接合金属层的材质包括铜基合金、镍基合金、或前 述的组合。
在本发明的一实施例中，焊点结构还包括一表面处理层(surface finish)，且 表面处理层配置于焊料与线路板之间。
在本发明的一实施例中，表面处理层的材质包括铜基合金、镍基合金、或前 述的组合。
为具体描述本发明的内容，在此提出一种抵消电迁移的方法如下所述，此抵 消电迁移的方法适用于一电性连接于两线路板之间的焊点结构。首先，提供一第一 线路板、 一第二线路板以及多个焊点结构，焊点结构配置于第一线路板与第二线路板之间并电性连接第一线路板与第二线路板。然后，于焊点结构的一侧交替施加一 第一电流与一第二电流，其中第一电流与第二电流方向相反，第一电流与第二电流
的电流密度皆为104A/cm2。
在本发明的一实施例中，焊点结构的一侧为焊点结构与第一线路板相接的一
在本发明的一实施例中，焊点结构的一侧为焊点结构与第二线路板相接的一
在本发明的一实施例中，焊点结构包括一焊料。
在本发明的一实施例中，焊点结构还包括一第一表面处理层，且第一表面处 理层配置于焊料与第一线路板之间。
在本发明的一实施例中，第一表面处理层的材质包括铜基合金、镍基合金、 或前述的组合。
在本发明的一实施例中，焊点结构还包括一第二表面处理层，且第二表面处
理层配置于焊料与第二线路板之间。
在本发明的一实施例中，第二表面处理层的材质包括铜基合金、镍基合金、
或前述的组合。
以下提出同时适用于上述两种抵消电迁移的方法的实施例。
在本发明的一实施例中，交替施加第一电流与第二电流的频率1 (次/20分钟)。
在本发明的一实施例中，焊料的材质选自铅锡系合金以及铋锡系合金至少其
中之一。
综上所述，本发明对焊点结构的一侧交替施加第一电流与第二电流。此时， 将交替产生方向相反的第一电子流与第二电子流。因此，交替产生的第一电子流与 第二电子流可相互抵消彼此对焊点结构中的原子所产生的电迁移。也因此，以本发 明的抵消电迁移的方法来传递电子信号或能量可有效延长焊点结构的使用寿命。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例， 并配合附图，作详细说明如下。


图1为传统技术中电性连接芯片与线路板的焊点结构的示意图。图2与图3为本发明一实施例的芯片封装体的剖面示意图。 图4与图5为本发明一实施例的电性连接于两线路板之间的焊点结构的剖面 示意图。
具体实施例方式
图2与图3为本发明一实施例的芯片封装体的剖面示意图。本实施例的抵消 电迁移的方法如下所述，此抵消电迁移的方法适用于一芯片封装体中的焊点结构。 请参照图2与图3，首先，提供一芯片封装体200，芯片封装体200包括一线路板 210、 一芯片220以及多个焊点结构230。其中，芯片220配置于线路板210上， 焊点结构230配置于线路板210与芯片220之间并电性连接芯片220与线路板210。
于本实施例中，焊点结构230包括一焊料232。焊料232的材质例如是选自铅 锡系合金以及铋锡系合金至少其中之一或是其它适合的焊接与导电材料。
另外，于本实施例中，焊点结构230还包括一接合金属层234，且接合金属层 234配置于焊料232与芯片220之间。接合金属层234的材质例如是铜基合金、镍 基合金、或前述的组合、或是其它适合的焊接与导电材料。
此外，于本实施例中，焊点结构230还包括一表面处理层S，且表面处理层S 配置于焊料232与线路板210之间。于实际应用上，焊点结构230可依实际情况来 决定需不需要具有表面处理层S。表面处理层S的材质例如是铜基合金、镍基合金、 或是其它适合的焊接与导电材料。
此外，于本实施例中，芯片220还包括一第一线路层222与一第一阻焊层224。 其中，第一线路层222与焊点结构230电性连接。第一阻焊层224覆盖部分第一线 路层222并具有多个开口 224a以暴露出部分的第一线路层222。此外，接合金属 层234例如是配置于开口 224a所暴露出的第一线路层222上。
于本实施例中，线路板210包括一基板212、 一第二线路层214以及一第二阻 焊层216。其中，基板212可以是介电基板也可以是具有多层线路层的线路基板。 第二线路层214配置于基板212上并与焊点结构230电性连接。第二阻焊层216 覆盖部分第二线路层214并具有多个开口 216a以暴露出部分的第二线路层214。 此外，表面处理层S例如是配置于开口 216a所暴露出的第二线路层214上。
然后，于焊点结构230的一侧交替施加一第一电流I1与一第二电流I2，其中第一电流I1与第二电流I2方向相反。前述焊点结构230的一侧可以是焊点结构230 与芯片220相接的一侧236，也就是焊点结构230与第一线路层222相接的一侧236。 当然，前述焊点结构230的一侧也可以是焊点结构230与线路板210相接的一侧 238，也就是焊点结构230与第二线路层214相接的一侧238。于本实施例中，图2 与图3绘示对焊点结构230的一侧238交替施加第一电流II与第二电流12。
请参照图2，当对焊点结构230的一侧238施加第一电流II时，伴随第一电 流II产生的第一电子流El将经由芯片220的第一线路层222、焊点结构230流向 线路板210的第二线路层214。接着，请参照图3，当对焊点结构230的一侧238 施加第二电流12时，伴随第二电流12产生的第二电子流E2将经由线路板210的 第二线路层214、焊点结构230流向芯片220的第一线路层222。
承上所述，当对焊点结构230的一侧238交替施加第一电流II与第二电流12 的同时，也会交替产生方向相反的第一电子流E1与第二电子流E2。因此，交替产 生的第一电子流E1与第二电子流E2可相互抵消彼此对焊点结构230中的原子(未 绘示)所产生的电迁移。也因此，本实施例可避免如传统技术中的焊点结构110 (请 参照图l)的原子一般，因受同一方向的电子流E的影响而引发单一方向的电迁移， 进而造成焊料110a与芯片120相接的部分产生孔洞112。同理，本实施例的抵消 电迁移的方法也可应用在线路板或芯片的线路上，也就是说可在线路的一端交替施 加一第一电流与一第二电流，其中第一电流与第二电流方向相反。
于本实施例中，交替施加第一电流II与第二电流12的频率例如是1 (次/20 分钟)。此外，本实施例也可以先持续施加第一电流Il 一第一时间之后，再施加 第二电流I2并持续一第二时间，然后再依序重复前述步骤。而且，前述第一时间 与前述第二时间可以相等或不相等。第一电流Il的电流密度为104A/cm2。第二电 流I2的电流密度为104A/cm2。
图4与图5为本发明一实施例的电性连接于两线路板之间的焊点结构的剖面 示意图。请同时参照图4与图5，首先，提供一第一线路板410、 一第二线路板420 以及多个焊点结构430。其中，第二线路板420配置于第一线路板410上。焊点结 构430配置于第一线路板410与第二线路板420之间并电性连接第一线路板410 与第二线路板420。然后，于焊点结构430的一侧交替施加一第一电流II与一第 二电流I2，而且第一电流Il与第二电流I2方向相反。于本实施例中，焊点结构430包括一焊料432。焊料432的材质例如是选自铅 锡系合金以及铋锡系合金至少其中之一或是其它适合的焊接与导电材料。
此外，于本实施例中，焊点结构430还包括一第一表面处理层S1与一第二表 面处理层S2，其中第一表面处理层Sl配置于焊料432与第一线路板410之间。第 二表面处理层S2配置于焊料432与第二线路板420之间。
此外，于实际应用上，焊点结构430可依实际情况来决定需不需要具有第一 与第二表面处理层Sl、 S2。第一与第二表面处理层Sl、 S2的材质例如是铜基合金、 镍基合金、或前述的组合、或是其它适合的焊接与导电材料。
此外，于本实施例中，第一线路板410包括一第一基板412、 一第一线路层 414与一第一阻焊层416。其中，第一基板412可以是介电基板也可以是具有多层 线路层的线路基板。第一线路层414配置于第一基板412上并与焊点结构430电性 连接。第一阻焊层416配置于第一基板412上并覆盖部分第一线路层414，而且第 一阻焊层416具有多个第一开口 416a以暴露出部分的第一线路层414。此外，第 一表面处理层Sl例如是配置于第一开口 416a所暴露出的第一线路层414上。
于本实施例中，第二线路板420包括一第二基板422、 一第二线路层424以及 一第二阻焊层426。其中，第二基板422可以是介电基板也可以是具有多层线路层 的线路基板。第二线路层424配置于第二基板422上并与焊点结构430电性连接。 第二阻焊层426配置于第二基板422上并覆盖部分第二线路层424，而且第二阻焊 层426具有多个第二开口 426a以暴露出部分的第二线路层424。此外，第二表面 处理层S2例如是配置于第二开口 426a所暴露出的第二线路层424上。
然后，于焊点结构430的一侧交替施加一第一电流I1与一第二电流I2，其中 第一电流I1与第二电流I2方向相反。前述焊点结构430的一侧可以是焊点结构430 与第一线路板410相接的一侧432，也就是焊点结构430与第一线路层414相接的 一侧432。当然，前述焊点结构430的一侧也可以是焊点结构430与第二线路板420 相接的一侧434，也就是焊点结构430与第二线路层424相接的一侧434。于本实 施例中，图4与图5绘示对焊点结构430的一侧432交替施加第一电流II与第二 电流12。
请参照图4，当对焊点结构430的一侧432施加第一电流I1时，伴随第一电 流II产生的第一电子流El将经由第二线路板420的第二线路层424、焊点结构430流向第一线路板410的第一线路层414。
接着，请参照图5，当对焊点结构430的一侧432施加第二电流I2时，伴随 第二电流12产生的第二电子流E2将经由第一线路板410的第一线路层414、焊点 结构430流向第二线路板420的第二线路层424。
承上所述，当对焊点结构430的一侧432交替施加第一电流II与第二电流12 的同时，也会交替产生方向相反的第一电子流E1与第二电子流E2。也因此，交替 产生的第一电子流El与第二电子流E2可相互抵消彼此对焊点结构430中的原子 (未绘示)所产生的电迁移。
于本实施例中，交替施加第一电流II与第二电流12的频率例如是1 (次/20 分钟)。此外，本实施例也可以先持续施加第一电流Il 一第一时间之后，再施加 第二电流I2并持续一第二时间，然后再依序重复前述步骤。而且，前述第一时间 与前述第二时间可以相等或不相等。第一电流Il电流密度为104A/cm2。第二电流 12的电流密度为104A/cm2。
综上所述，本发明对焊点结构的一侧交替施加第一电流与第二电流。此时， 将交替产生方向相反的第一电子流与第二电子流。而且，交替产生的第一电子流与 第二电子流可相互抵消彼此对焊点结构中的原子所产生的电迁移。因此，本发明可 避免如传统技术中的焊点结构的原子一般，因受同一方向的电子流的影响而引发单 一方向的电迁移，进而造成焊点结构中产生，如孔洞等不良情形发生。故本发明可 有效延长焊点结构的使用寿命。而且，本发明不需改变焊点结构及其组成材料。同 理，本发明的抵消电迁移的方法也可应用在线路板或芯片的线路上。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属领域 中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因
此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种抵消电迁移的方法，适用于一芯片封装体中的焊点结构，包括提供一芯片封装体，该芯片封装体包括一线路板、一芯片以及多个焊点结构，其中该芯片配置于该线路板上，该些焊点结构配置于该线路板与该芯片之间并电性连接该芯片与该线路板；以及于该些焊点结构的一侧交替施加一第一电流与一第二电流，其中该第一电流与该第二电流方向相反，该第一电流与该第二电流的电流密度皆为104A/cm2。
2. 如权利要求1所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，交替施加该第一电 流与该第二电流的频率为l (次/20分钟)。
3. 如权利要求1所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该芯片封装体的焊 点结构的该侧为该焊点结构与该芯片相接的一侧。
4. 如权利要求1所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该封装体的焊点结 构的该侧为该焊点结构与该线路板相接的一侧。
5. 如权利要求1所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该焊点结构包括一 焊料。
6. 如权利要求5所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该焊料的材质选自 铅锡系合金以及铋锡系合金至少其中之一。
7. 如权利要求5所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该焊点结构还包括 一接合金属层，且该接合金属层配置于该焊料与该芯片之间。
8. 如权利要求7所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该接合金属层的材质 包括铜基合金、镍基合金、或前述的组合。
9. 如权利要求5所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该焊点结构还包括一 表面处理层，且该表面处理层配置于该焊料与该线路板之间。
10. 如权利要求9所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该表面处理层的材 质包括铜基合金、镍基合金、或前述的组合。
11. 一种抵消电迁移的方法，适用于一电性连接于两线路板之间的焊点结构，包括提供一第一线路板、 一第二线路板以及多个焊点结构，其中该第二线路板配置于该第一线路板上，该些焊点结构配置于该第一线路板与该第二线路板之间并电 性连接该第一线路板与该第二线路板；以及于该些焊点结构的一侧交替施加一第一电流与一第二电流，其中该第一电流 与该第二电流方向相反，该第一电流与该第二电流的电流密度皆为104A/cm2。
12. 如权利要求11所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，交替施加该第一电 流与该第二电流的频率l (次/20分钟)。
13. 如权利要求11所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该焊点结构的该侧 为该焊点结构与该第一线路板相接的一侧。
14. 如权利要求11所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该焊点结构的该侧 为该焊点结构与该第二线路板相接的一侧。
15. 如权利要求11所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该焊点结构包括一 焊料。
16. 如权利要求15所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该焊料的材质选自 铅锡系合金以及铋锡系合金至少其中之一。
17. 如权利要求15所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该焊点结构还包括 一第一表面处理层，且该第一表面处理层配置于该焊料与该第一线路板之间。
18. 如权利要求17所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该第一表面处理层 的材质包括铜基合金、镍基合金、或前述的组合。
19. 如权利要求15所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该焊点结构还包括 一第二表面处理层，且该第二表面处理层配置于该焊料与该第二线路板之间。
20. 如权利要求19所述的抵消电迁移的方法，其特征在于，该第二表面处理层 的材质包括铜基合金、镍基合金、或前述的组合。
全文摘要
本发明公开了一种抵消电迁移的方法如下所述，此抵消电迁移的方法适用于一芯片封装体中的焊点结构。首先，提供一芯片封装体，芯片封装体包括一线路板、一芯片以及多个焊点结构。其中芯片配置于线路板上，焊点结构配置于线路板与芯片之间，并电性连接芯片与线路板。然后，于焊点结构的一侧交替施加一第一电流与一第二电流，其中第一电流与第二电流方向相反，第一电流与第二电流的电流密度皆为10⁴A/cm²。
文档编号H01L21/60GK101567325SQ200810095528
公开日2009年10月28日 申请日期2008年4月22日 优先权日2008年4月22日
发明者何政恩, 巫维翔 申请人:元智大学