Electromigration of Sn-3.5 Solder Bumps in Flip Chip Package

플립칩 패키지내 Sn-3.5Ag 솔더범프의 electromigration

Electromigration of Sn-3.5Ag solder bump was investigated using flip chip specimens which consisted of upper Si chip and lower Si substrate. While the resistance of the flip chip sample did not almost change until the time right before the failure, the resistivity increased abruptly at the moment when complete failure of the solder joint occurred in the flip chip sample. At current densities of $3\times 10^4$∼$4\times 10^4$A/$\textrm{cm}^2$, the activation energy for electromigration of the Sn-3.5Ag solder bump was characterized as ∼0.7 eV. Failure of the Sn-3.5Ag solder bump occurred at the solder/UBM interface due to the formation and propagation of voids at cathode side of the solder bump.

상부 칩과 하부 기판이 모두 Si으로 구성되어 있는 플립칩 패키지 시편을 제조하여 Sn-3.5Ag 솔더범프의 electromigration 거동을 분석하였다. Sn-3.5Ag 솔더범프의 electromigration 테스트 초기부터 파단이 일어나기 직전까지는 플립칩 시편의 저항이 거의 변하지 않았으나, 파단이 발생하는 순간 저항값이 크게 증가하였다. 전류밀도 $3\times 10^4$∼$4\times 10^4$A/$\textrm{cm}^2$에서 Sn-3.5Ag 솔더범프의 electromigration에 대한 활성화 에너지는 ∼0.7 eV로 분석되었다. Sn-3.5Ag 솔더범프의 cathode 부위의 솔더/UBM 계면에서 void의 형성 및 전파에 의해 솔더범프의 파단이 발생하였다.