在电热合下模拟Cu3Sn/Cu界面扩散机制的分子动力学模拟
Zhiwei He1, Xin Lan1,2, Lezhou Li1
1School of Energy and Power Engineering, Shandong Univerisity, Jinan 250061, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|December 23, 2023
概括
电子产品中的高电流会导致接接头的电迁移. 这项研究揭示了电场通过影响空缺,提高可靠性来加速Cu3Sn/Cu接口扩散.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
- 计算材料科学科学 计算材料科学
背景情况:
- 高功率电子产品中的接接头因高电流下的电迁移而面临可靠性问题.
- 了解接口上的扩散机制对于改善设备寿命至关重要.
研究的目的:
- 在电热合下研究铜-锡 (Cu3Sn) /铜 (Cu) 接口的扩散机制.
- 阐明电场和空缺在加速接口扩散中的作用.
主要方法:
- 使用分子动力学模拟来建模Cu3Sn/Cu接口的行为.
- 分析电场强度和温度对扩散激活能量和原子位移的影响.
主要成果:
- 扩散激活能量随着电场强度的增加而减少,加速Cu3Sn/Cu接口扩散.
- 空位响应,空位时间曲线的急剧变化表明,落后于原子位移 (平均平方位移),表明电场驱动的空位动态.
- 由于原子在电场中克服了原子间力量,因此观察到空隙度增加和空隙运动加速.
结论:
- 在电热合下,为Cu3Sn/Cu接口提出了一个新的空位响应扩散机制.
- 电场直接影响空位行为,导致扩散的增强和接接头可靠性的潜在降解.
- 这些发现为设计更坚固的电子设备提供了洞察力,可以抵抗电迁移故障.
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