大连理工大学黄明亮获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利低温互连Sn-Bi基合金微焊点电迁移寿命的预测评估方法及应用获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121009758B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511114219.9,技术领域涉及:G06F30/25;该发明授权低温互连Sn-Bi基合金微焊点电迁移寿命的预测评估方法及应用是由黄明亮;任婧;黄斐斐;王胜博;刘厚麟;孟帅设计研发完成,并于2025-08-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本低温互连Sn-Bi基合金微焊点电迁移寿命的预测评估方法及应用在说明书摘要公布了:本发明提供一种低温互连Sn‑Bi基合金微焊点电迁移寿命的预测评估方法及应用,涉及先进电子封装微小尺度焊点的可靠性评价领域。基于电迁移失效物理机制,从电子风力驱动Bi原子定向迁移理论出发,揭示原子扩散通量与β‑SnBi两相分离、阳极富Bi层生长及电阻演变的关联,实现了“微观原子迁移Bi原子迁移‑介观组织演变β‑SnBi两相分离、阳极Bi相析出‑宏观焊点失效电阻增长”的跨尺度系统化关联,量化了电迁移过程中Sn‑Bi基合金微焊点的微观组织演变,具有可靠的物理机制支持,显著降低了参数校准工作量相较于目前电迁移寿命预测常用的经验公式Black方程降低80%,预测精度可达90%以上。
本发明授权低温互连Sn-Bi基合金微焊点电迁移寿命的预测评估方法及应用在权利要求书中公布了:1.一种低温互连Sn-Bi基合金微焊点电迁移寿命的预测评估方法,其特征在于,包括以下步骤: 获取Sn-Bi基合金微焊点参数;获取电迁移实验条件参数和电迁移时间区间; 模拟电迁移过程中Bi原子顺电子风定向迁移过程,构建表征原型理论阳极富Bi层厚度与Bi原子扩散通量关系的第一微分方程; 所述第一微分方程为: ; 其中,Tt为阳极富Bi层厚度,Jtotal为电迁移过程中Bi原子总扩散通量,t为电迁移时间,MBi为Bi原子摩尔质量,ρBi为Bi的密度; 基于第一微分方程求解电迁移早期阶段阳极富Bi层理论生长速率; 在电迁移实验条件下对Sn-Bi基合金微焊点进行电迁移实验,获取电迁移早期阶段阳极富Bi层实际生长速率; 基于电迁移早期阶段阳极富Bi层理论生长速率和电迁移早期阶段阳极富Bi层实际生长速率求取生长修正因子; 基于生长修正因子对第一微分方程进行修正,从而得到表征原型理论阳极富Bi层厚度与Bi原子扩散通量关系的第二微分方程; 所述第二微分方程为: ; 其中,zf为生长修正因子,计算公式如下: ; 其中,k1为电迁移早期阶段阳极富Bi层理论生长速率,k2为电迁移早期阶段阳极富Bi层实际生长速率; 将电迁移时间区间带入第二微分方程,获取富Bi层厚度的数值解; 构建Sn-xBi合金和富Bi层串联的焊点结构模型,根据焊点参数和富Bi层厚度建立表征Sn-Bi基合金微焊点电阻变化率与富Bi层厚度关系的第三微分方程; 所述第三微分方程为: ; 其中,τt为Sn-Bi基合金微焊点电阻变化率,xt表示Sn-xBi合金中成分x随时间的变化函数值,βxt为电阻率随xt的变化函数值,L为钎料厚度,βBi为Bi的电阻率,D为Bi原子扩散系数,Z*为Bi原子有效电荷数,e为单位电荷量,j为电流密度,k为玻尔兹曼常数,Tc为电迁移温度,ρBi为Bi的密度,βsolder为初始Sn-Bi基合金电阻率; 获取判定电迁移失效的焊点电阻变化率判据,将所述焊点电阻变化率判据带入第三微分方程,求解获得Sn-Bi基合金微焊点电迁移寿命。
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