感應自加熱(ISHR)重熔BGA凸臺發(fā)熱機理研究.pdf

1、釬料凸臺的制造是球柵陣列封裝(BGA, ball grid array)、芯片尺寸級封裝(CSP, chip scale packaging)及倒裝芯片封裝(FC, flip chip)等面陣封裝的關鍵技術之一。傳統(tǒng)的整體加熱方法通常會使得芯片和樹脂基板受到較大的熱作用，容易引起器件和線路板大的變形，導致互連焊點失效以及后期服役過程中可靠性差。無鉛釬料在微電子互連制造中的應用更加加劇了上述影響。感應自加熱方法具有三維選擇性加熱、加熱集中

2、、加熱速度快、潛在的加熱效率高、由材料熱膨脹系數(shù)不同引起的變形小的特點，有助于解決上述問題。
　　本課題研究的目的在于確定感應自加熱重熔工藝參數(shù)區(qū)間，分析重熔過程中的溫度變化特點和冶金反應，建立了計算焊點實際發(fā)熱功率的熱物理模型，為感應自加熱方法的實際應用提供理論依據(jù)。
　　本文的研究內容主要包括以下幾個方面：
　　(1)分析了感應自加熱方法的加熱原理，并且總結了實驗裝置的設計和技術特點。
　　(2)實施了釬料凸

3、臺感應自加熱重熔工藝試驗及質量分析，實驗表明共晶Sn3.5Ag釬料可以在較大參數(shù)區(qū)間內實現(xiàn)重熔，而且可以獲得外觀質量良好的釬料凸點。結合溫度變化曲線，分析了感應自加熱重熔方法的局部加熱的特點。通過實際器件的互連實驗，證實了該方法的應用可行性。
　　(3)結合不同工藝條件下溫度變化曲線和釬料焊盤體系不同部位的溫度變化曲線，分析了感應自加熱重熔的溫度特征。建立了焊點發(fā)熱功率的熱物理模型，并計算了溫度變化趨勢。
　　(4)分析了感

4、應自加熱重熔過程。釬料凸臺首先在界面處局部熔化，然后外表面開始熔化，液態(tài)釬料聚集在焊盤表面，潤濕鋪展進而發(fā)生反應，實現(xiàn)連接。加熱過程的主導因素為釬料球自身的感應發(fā)熱。
　　(5)結合釬料凸臺熔化順序，分析了界面反應和釬料內部組織演化。分析認為，反應中金屬間化合物(IMC, intermetallic compound)的演化與重熔過程中液態(tài)金屬的流動和溫度梯度有關。
　　本文中實驗得到的結論反映了實際感應自加熱重熔方法的工藝