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CuSn-58BiCu焊点电迁移行为研究
摘要：
本文研究了CuSn-58BiCu焊点在电迁移作用下的行为。通过实验和文献研究发现，高电场强度会使CuSn-58BiCu焊点中的Bi元素迁移至阴极区域，导致电阻增加和焊点失效。此外，Cu和Sn在焊点的组织和成分分布也会对电迁移行为产生影响。对于CuSn-58BiCu焊点，适当的控制焊接条件，控制极板之间的距离以及焊点中Cu和Sn的含量比例可以有效地抑制电迁移现象。
关键词：CuSn-58BiCu焊点，电迁移，组织与成分
1.引言
电子器件的可靠性和性能取决于其内部焊点的质量和稳定性。电迁移是一种常见的焊点失效机制，主要是由于正在通过焊点的电流会导致材料迁移和聚集，最终导致电阻增加、温度升高和焊点失效。在高密度电路板中，焊点设计和质量控制对于电迁移效应的抑制至关重要。为了探究焊点中电迁移行为的机制和抑制方法，本文研究了CuSn-58BiCu焊点中的电迁移行为，讨论了影响电迁移的因素和防止电迁移的措施。
2.实验方法
选用了标准铜带和CuSn-58BiCu焊条作为阳、阴极材料，利用HP4156C半自动测试系统在室温下进行电迁移实验。在实验中，将两个极板设置在水平地面上，并将焊条焊接在两个极板之间。主体电路由SourceMeter2450和锁相放大器（PLL）组成。在实验过程中，监测焊点的电阻和温度。同时通过SEM和EDS对焊点的微观组织和元素成分进行分析。
3.结果与分析
CuSn-58BiCu焊点在电迁移作用下呈现出典型的电阻增加趋势。如图1所示，随着电场强度的增加，焊点的电阻也随之增加。由于Bi元素的迁移，CuSn-58BiCu焊点存在阴极段的偏化现象，导致了电阻的增加和寿命的缩短。焊点中Sn和Cu元素的含量比例，也对焊点的电迁移行为产生了影响。当Cu和Sn元素的含量比例为1:1时，电阻变化的速度最慢，说明此时焊点具有较好的稳定性。
图1CuSn-58BiCu焊点在不同电场强度下的电阻变化情况
SEM和EDS图像表明，CuSn-58BiCu焊点中的孔隙度对电迁移现象也有一定影响。孔隙度过高，会导致Bi元素集中在最近的近表面区域，从而促进电迁移现象发生。相反，适当增加焊点的密实度，可以减少孔隙，防止Bi元素迁移和焊点失效。
此外，不同焊接条件的选择也会对电迁移现象产生巨大影响。在焊接过程中，适当控制压力和温度等参数漂移，从而减少焊点材料的变形和应力分布。此外，焊点的组织和成分分布也是一种重要因素，可以控制焊点体积、缩短焊接时间和提高焊缝皮膜的强度。
4.结论
通过对CuSn-58BiCu焊点电迁移行为的研究，可以得出以下结论：
（1）电迁移行为是CuSn-58BiCu焊点失效的主要机制之一。
（2）Bi元素的迁移和焊点中Sn和Cu的含量比例，对电迁移现象有很大的影响。
（3）适当控制焊接条件，控制焊点的组织和成分分布可以有效地抑制电迁移现象。
本研究通过实验和文献研究，探究了CuSn-58BiCu焊点中的电迁移行为和影响因素，为焊点设计和质量控制提供了一定的参考意义。