之前在写Ball Shear的时候，有朋友提到想让研究下IMC，说实话，提到这个东西，既熟悉又陌生。你说不熟悉吧，张嘴也能说那么几句，要不然职业生涯的前十年就白干了；你要说熟悉吧，里面各种金属间化合物就可以搞得我晕头转向了！😂
简单的来讲就是两种不同的金属原子按一定比例化合，形成了具有金属结合键的合金组成物，文中也介绍了该物质的特性硬而脆，这里划重点，后面会提到。
而放在Wire bonding 概念中，因IC芯片主流Bond pad材质为铝，也就是：Au、Cu、Ag线和铝焊盘之间，在Bond Power、Bond Force以及热的作用下，加速其金属原子之间的相互扩散，从而形成Au-Al、Cu-Al和Ag-Al等金属化合物，从而达到两种不同材质金属间的键合。
而随着时间的推移，相互接触的两种金属原子将会继续扩散，导致IMC不停地朝着两种金属深处生长；且由于靠近不同材质界面原子浓度的差异，导致各金属间化合物原子数量比不同，从而会同时存在多种不同成分的IMC；其次因其不同金属原子扩散速率的差异，导致Au-Al、Cu-Al和Ag-Al IMC生长方向也各有特点。至于IMC生长速度，则多是通过实验得到结论，最终再进行物理、化学机理分析，对其进行解释，这块难度太大，不适合我这种学渣深究，我们作为应用方，记住下面的几点结论即可：
若该文的读者中有学霸，还请不吝赐教，以通俗易懂的方式在评论区指教一二！
而可靠性过程中的IMC失效，通常多见于HTSL以及HAST实验中。
HTSL：高温存储实验，其实验条件为150℃环境下将产品储存1000h，而高温会加速原子扩散，从而加速IMC生长速度，因此HTSL是评估因IMC生长引起失效的重要手段。
我们上文有介绍过，IMC的物质特性是硬而脆，因此形成了一个相互"矛盾"的概念，IMC的生成代表焊球与焊盘之间形成了有效焊接，但当其生长达到一定厚度时，由于其自身的脆性又会导致使用过程中的热电疲劳在其内部产生裂痕，这种失效风险由IMC生长速度决定，因此Au-Al > Ag-Al > Cu-Al。所以我们在生产调试过程中会尽量增加IMC的覆盖面积以达到有效焊接，而在可靠性过程中又会想方设法降低其生长速率，通常是在线材中进行参杂，以抑制原子扩散速率，尤其是金线，这方面据说小日子在业内做的是比较拔尖的。
其次就是前面提到的随着IMC生长过程中出现的不同原子配比的IMC成分，因其热膨胀系数的差异，再加上本身的脆性，冷热交替时产生热应力也会导致内部出现裂纹，影响其电气特性。
而在IMC生长过程中，另一个常见的失效则是前面我们提到过的肯达尔空洞(kirkendall)，以Au-Al IMC为例，由于扩散过程中，Au原子的扩散速度要更快，因此在加速老化实验中，Au原子大量流出，导致金球内部出现缝隙，而随着老化实验的继续，这些小孔会逐渐连成一片，形成明显的内部裂痕以影响电气性能。
而Cu-Al IMC由于其生长慢的原因，则无此烦恼，但Cu-Al IMC要考虑的其键合后焊盘剩余残铝的厚度，因Cu线硬度要高于Au、Ag线，因此在Wire Bonding过程中其焊球吃铝要更深，导致焊盘残余铝层相对更薄，而Cu-Al的IMC又是向Al焊盘的方向生长，会存在IMC生长吃穿Al焊盘而导致ball lift 的风险，因此Cu-Al键合面对铝层比较薄的产品，通常常会通过Cross section去判断残铝厚度。
HAST：实验条件为130℃、85%RH、Vcc max、96h，由于其考核时间远小于HTSL的1000h，因此主要失效通常并非IMC生长导致。由于该实验有水汽侵入，且加偏压验证，因此多数情况下是由于水汽侵入IMC层而引起的电化学腐蚀导致的脱球。而另一个原因就是我们常听到的卤族元素的介入，Cl离子会腐蚀Cu-Al IMC & Au-Al IMC，尤其是 Cu9Al4 & Au4Al，导致IMC失效。因此如何减少水汽侵入IMC层以及杜绝卤族元素是解决HAST过程中形成IMC失效的关键点。
