硅通孔电迁移寿命评价系统设计

来源：电子测量技术杂志2025年第2期北京时间：

作者：张立廷，龚涛，陈思，周斌，卢向军

单位：1.厦门理工学院材料科学与工程学院 厦门 361024; 2.工业和信息化部第五电子研究所电子元器件 可靠性物理及其应用技术实验室 广州 511370

摘要：由于缺乏专门的试验系统，三维封装中的硅通孔电迁移寿命评价往往需要借助多种设备和仪器，以应对不同试验需求，这不仅增加了试验的复杂性，还可能引入不确定性因素。以LabVIEW作为上位机软件开发平台，可编程控制器和工控机作为核心控制单元，联合精密电源、高精度万用表、继电器阵列、样品连接端等研发了TSV电迁移寿命评价系统，以确保对TSV电迁移试验过程中电压、电流等关键参数的准确采集和监测。借助研发的TSV电迁移寿命评价系统，通过开展双通孔TSV样品电迁移加速寿命试验，分析了TSV在不同电应力（1×105、5×105和1×106 A/cm2）和温度应力（25℃、50℃和75℃）条件下的特征失效特性。实验结果表明，相同温度下，电流越大TSV样品失效越快，在25℃下电流密度为1×105 A/cm2时的样品失效时间约为56.2 h，而1×106 A/cm2时仅为10.5 h；电流相同时，温度越高TSV样品失效越快，温度从25℃升高到75℃时，样品失效时间减少了约64.9%。基于TSV样品失效时间得到其特征失效时间，并通过设计算法得到TSV电迁移Black寿命模型及其参数，Ea=0.672、n=0.665 825、A=6.089 99×10-130。

关键词：LabVIEW;硅通孔;电迁移;寿命评价;特征失效

基金资助：国家重点研发计划项目（2023YFB4404103）、福建省自然科学基金（2022J011264）项目资助