Investigation of the growth kinetics of the intermetallic compound in the system copper - tin with electromigration

Main Article Content

Д. О. Зраєв
С. В. Корнієнко

Abstract

Experimental study of the growth kinetics of a new phase in the copper–tin system at an electronic transport is carried out. It is shown that the phase growth on the anode is faster as compared with that on the cathode. The phase growth kinetics on the electrodes corresponds to a linear time law. In these experiments, the anode and cathode have no common contact through the solder layer. This eliminates the diffusion of copper atoms from the cathode to the anode. If the anode and cathode have common contact through the solder layer, then the phase growth kinetics on the electrodes corresponds to a parabolic time law.

Article Details

Section
Computer Modelling in Physics
Author Biographies

Д. О. Зраєв

Магістрант, Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького, бульв. Шевченка 81, 18031, Черкаси, Україна.

С. В. Корнієнко

Кандидат фіз.-мат. наук, доцент Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького, бульв. Шевченка 81, 18031, Черкаси, Україна.

References

1. Tu K. N. Recent advances on electromigration in very-large-scale integration of interconnects / K. N. Tu // Journal of Applied Physics. – 2003. – № 94. – Р. 5451–5473.
2. Tu K. N. Polarity effect of electromigration on kinetics of intermetallic compound formation in Pb-free solder V-groove samples / K. N. Tu, H. Gan // Journal of Applied Physics. – 2005. – № 97. – Р. 063514.
3. Gan H. Electromigration in Solder Joints and Solder Lines / H. Gan, W. J. Choi, G. Xu, K. N. Tu // JOM. – 2002. – № 54. – Р. 34–37.
4. Liu C. Y. Direct correlation between mechanical failure and metallurgical reaction in flip chip solder joints / C. Y. Liu, C. Chen, A. K. Mal, K. N. Tu // Journal of Applied Physics. – 1999. – № 85. – Р. 3882–3886.
5. Lee T. Y. Electromigration of eutectic SnPb and SnAg3.8Cu0.7 flip chip solder bumps and under-bump metallization / T. Y. Lee, K. N. Tu, D. R. Frear // Journal of Applied Physics. – 2001. – № 90. – Р. 4502–4508.

6. Choi W. J. Mean-time-to-failure study of flip chip solder joints on Cu/Ni(V)/Al thin-film under bump metallization / W. J. Choi, E. C. C. Yeh, K. N. Tu // Journal of Applied Physics. – 2003. – № 90. – Р. 5665–5671.
7. Chao B. Investigation of diffusion and electromigration parameters for Cu Sn intermetallic compounds in Pb-free solders using simulated annealing / B., Chao S. Chae, X. Zhang, K. Lu, J. Im, P. S. Ho // Acta Materialia. – 2007. – № 55. – Р. 2805–2814.
8. Gurov K. P. On the theory of phase growth in the diffusion zone during mutual diffusion in an external electric field / K. P. Gurov, A. M. Gusak // Phys Met Metallogr. – 1981. – № 52. – Р. 75–81.
9. Chen C. M. Electromigration effect upon the Sn–0.7 wt% Cu/Ni and Sn 3.5 wt% Ag/Ni interfacial reactions / C. M. Chen, S.W. Chen // Journal of Applied Physics. – 2001. – № 90. – Р. 1208–1214.
10. Chen S. W. Electromigration effects upon interfacial reactions / S. W. Chen, C. M. Chen // JOM. – 2003. – № 55. – Р. 62–67.
11. Зраєв Д. О. Експериментальне дослідження кінетики росту фази під дією постійного електричного струму в системі мідь-олово / Д. О. Зраєв, С. В. Корнієнко // Вісник Черкаського університету. – 2013. – № 16. – С. 64–69.
12. Беккерт М. Способы металлографического травления / М. Беккерт, Х. Клемм. – М. : Металлургия, 1988. – 400 с.
13. Chae S. Electromigration statistics and evolution for Pr-free joints with Cu and Ni UBM in plastic flip-chip packages / S. Chae, H. Chao, X. Zhang, K. Lu, M. Ding, P. S. Ho // Mater Electron. – 2007. – № 18. – Р. 247–258.