BGA封裝焊接可靠性分析及無(wú)鉛焊料選擇的研究.pdf

1、隨著歐盟WEEE與RoHs指令的實(shí)施，市場(chǎng)涌現(xiàn)出各種無(wú)鉛焊接材料和技術(shù)，研究趨勢(shì)是無(wú)鉛焊料中SnAg焊料與三元的SnAgCu焊料將取代PbSn焊料。微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)正朝著低成本、高I/O數(shù)目、高運(yùn)算速度及較小元件尺寸的方向發(fā)展。BGA(Ball Grid Array)封裝技術(shù)，是目前具有成本效益、高I/O數(shù)目的表面貼裝封裝技術(shù)。BGA封裝基板上焊點(diǎn)以面矩陣排列方式，達(dá)到高密度平面接合的目的。焊點(diǎn)是BGA中相當(dāng)重要的一環(huán)，焊點(diǎn)的強(qiáng)度對(duì)

2、成品的良率及可靠性有著直接的影響。
　　實(shí)驗(yàn)研究BGA封裝中影響焊接連接質(zhì)量的關(guān)鍵因素，以及無(wú)鉛焊料配方選擇的各自利弊。目的是希望借此能夠?qū)ιa(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝，原材料選擇方面提供一些有益的幫助。
　　通過(guò)使用BGA封裝中常用的可靠性分析及失效分析方法，例如剪力測(cè)試、拉力測(cè)試和金相分析等獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于Minitab軟件歸納出影響焊接連接質(zhì)量的各因素間的關(guān)系，以此對(duì)無(wú)鉛焊料的選擇提供依據(jù)。
　　結(jié)果顯示：IMC（金屬間

3、化合物）的碎裂是產(chǎn)生“灰焊盤”的主要失效機(jī)理；焊球合金中，隨著Ag的含量降低，可以增強(qiáng)焊球的延展性，從而有利于在焊球與IMC間很好地吸收和分散應(yīng)力；當(dāng)SnAgCu合金焊球中，Cu％<0.5%時(shí)，IMC層由上下兩層(CuNi)6Sn5和(NiCu)3Sn4共同形成，它更易導(dǎo)致由外加應(yīng)力引起的碎裂。
　　我們得到結(jié)論：影響焊球焊接連接質(zhì)量的原因不一而足，它是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，只有有效地找到封裝內(nèi)存在可靠性風(fēng)險(xiǎn)的最“虛弱”的位置，并對(duì)之加