低銀無鉛焊料球柵陣列焊點的熱可靠性研究.pdf

1、隨著便攜式電子產(chǎn)品的普及，焊點尺寸逐漸減小。同時由于含Pb焊料被限制使用，無鉛焊點中高Sn含量和高互連溫度引起界面金屬間化合物的生長，主導著電子產(chǎn)品封裝的可靠性。在無鉛焊料中，低銀SAC無鉛焊料具有韌性好、抗跌落和抗熱沖擊性好、原材料成本低等優(yōu)點，受到國內(nèi)外學者的關(guān)注，因此其可靠性的系統(tǒng)研究對低銀無鉛焊料的研制及其應(yīng)用具有重要的科學意義。
　　本文通過添加微量元素來改善低銀Sn-0.45Ag-0.68Cu無鉛焊料的性能，研究了低銀

2、Sn-0.45Ag-0.68Cu/Cu焊點在熱循環(huán)、冷熱沖擊和熱時效下界面IMC的生長演變規(guī)律，綜合分析焊點可靠性和失效模式，結(jié)果表明：
　?。?）低銀SAC/Cu BGA焊點在熱沖擊和熱循環(huán)后，界面(Cu，Ni)6Sn5 IMC層不斷增厚，其形貌由細長扇貝狀逐漸變得平滑，且疏松的IMC組織變得更加致密；同時，焊點的剪切強度和拉伸強度均呈不斷下降的趨勢，剪切和拉伸斷口都為韌性斷裂模式。與SAC305/Cu焊點相比，低銀Sn-0.4

3、5Ag-0.68Cu/Cu焊點在熱沖擊條件下具有與其相媲美的可靠性。
　　（2）熱時效后低銀SAC/Cu BGA焊點界面(Cu，Ni)6Sn5 IMC層不斷增厚，其形貌逐漸由波浪狀向鋸齒狀轉(zhuǎn)變，并趨于平滑。在100℃、125℃和150℃下時效后 BGA焊點界面IMC層的生長系數(shù)分別為5.88×10-19m2/s、10.68×10-19m2/s和39.34×10-19m2/s，其生長激活能為49.41kJ/mol。隨著時效時間的增加

4、，剪切強度和拉伸強度整體呈下降趨勢，且在高溫下焊點的力學性能下降的較快。
　　（3）綜合分析三種熱可靠性，熱沖擊對低銀SAC/Cu焊點剪切強度、抗拉強度以及界面(Cu，Ni)6Sn5 IMC層生長速率的影響最大，其后依次為熱循環(huán)和熱時效。
　　對比分析了Co-P鍍層焊盤與Cu焊盤對BGA焊點界面IMC生長的影響，評價了在100℃和150℃熱時效后低銀Sn-0.45Ag-0.68Cu/Co-P BGA焊點的可靠性，并綜合分析了