剪切蠕变下无铅焊点厚度的尺寸效应

利用自制的电子测试系统,测量分析了试样焊点厚度(0.05～0.50mm)对电阻应变的影响。结果表明:在剪切蠕变条件下,焊点厚度为0.25mm时,电阻应变最小,蠕变寿命最长。利用有限元软件ANSYS对焊点的蠕变应变进行仿真分析。结果显示:随着焊点厚度变化,焊点蠕变应变的变化趋势与实验结果一致。将相同厚度下的电阻应变与蠕变应变进行拟合,得到了电阻应变与蠕变应变之间的定量关系式。     

晶圆级芯片尺寸封装柔性焊点热循环可靠性

建立了晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)柔性无铅焊点三维有限元分析模型,基于该模型对柔性无铅焊点热循环等效应力应变进行了分析,并预测了焊点可靠性寿命。选取第一柔性层厚度、第二柔性层厚度、上焊盘直径和下焊盘直径作为关键因素,采用L16(45)正交设计了16种不同水平组合的柔性无铅焊点,获取了这些焊点的热循环等效应力数据,对等效应力数据进行了极差分析和方差分析。结果表明:在热循环加载条件下,采用柔性层结构方式能有效降低焊点内的等效应力应变;在置信度为90%的情况下,下焊盘直径和第一柔性层厚度对柔性焊点等效应力有显著影响。各因素对焊点等效应力的影响排序为下焊盘直径影响最大,其次是第一柔性层厚度,再次是第二柔性层厚度,最后是上焊盘直径。     

基于强脉冲激光的Ti/Al冲击点焊实验研究

提出了一种可以实现同种或异种金属材料固态冶金结合的新型激光冲击点焊工艺。实验中,采用Nd∶YAG激光器发出的脉冲激光驱动厚度为30μm的钛箔产生局部塑性变形,并以超高速撞击厚度为100μm的铝板以实现点焊连接。当钛箔的飞行距离分别为0.3、0.6、0.9 mm时,焊点中心的回弹区域面积依次减小,而结合区域面积依次增大。采用冷镶嵌技术制样用来观察焊点的截面特征,发现了沿焊点直径方向振幅和周期变化的波形界面和平直型界面。为研究激光冲击点焊对材料力学性能的影响,应用纳米压痕测试技术测量了垂直于焊接界面方向材料的显微硬度,结果表明焊接界面附近材料的硬度值明显提高。此外,焊接试样的拉伸剪切测试结果表明,当复板和基板发生有效固态冶金结合时其连接强度较高,失效形式通常是焊点边缘破裂。激光冲击点焊为厚度在微米级的异种金属箔板的点焊连结开辟了新途径。     

热载荷下金属间化合物厚度对焊点可靠性的影响

研究了在热循环载荷条件下,不同厚度的金属间化合物IMC(Intermetallic Compound)层对焊点可靠性的影响。采用Anand本构模型描述无铅焊点在热载荷条件下的粘塑性力学行为,运用有限元模拟电子封装器件在热载荷循环下的应力应变的变化规律,确定关键焊点的位置,得到关键焊点的关键点的应力、应变与时间关系的曲线,分析IMC层厚度与寿命关系曲线,并确定其函数关系。研究表明:在热载荷条件下IMC层厚度越大,其焊点的可靠性越低,寿命越短。在IMC层厚度为8.5μm时,IMC厚度对焊点寿命的影响率出现明显的变化,影响率由–32.8突然增加到–404,当IMC厚度为14.5μm时,焊点的寿命值出现了跳跃。     

PBGA无铅焊点热可靠性优化研究

在田口实验法的基础上,采用非线性有限元建模,对温度循环载荷作用下的PBGA无铅焊点进行可靠性优化研究。L18(21×37)田口正交表被选用来分析PBGA封装体的8个控制因子,包括PCB的尺寸和厚度、基板的尺寸和厚度、焊点的直径和高度、芯片以及塑封的厚度。通过田口实验法,得出了关于PBGA最佳的结构参数组合,其中最重要的控制因子为基板厚度和焊点高度,最佳参数分别为0.66mm和0.60mm。     

倒装焊器件尺寸参数对低k层及焊点的影响

当前。集成电路制造中低k介质与铜互连集成工艺的引入已经成为一种趋势,因此分析封装器件中低矗结构的可靠性是很有必要的。利用有限元软件分析了倒装焊器件的尺寸参数对低k层及焊点的影响。结果表明：减薄芯片,减小PI层厚度,增加焊点高度,增加焊盘高度,减小基板厚度能够缓解低k层上的最大等效应力;而减薄芯片,增加PI层厚度,增加焊点高度,减小焊盘高度,减小基板厚度能够降低焊点的等效塑性应变。     

磁头无铅微焊点液滴飞溅和失效性分析

磁头无铅微焊点可靠性分析主要包括焊点前期液滴飞溅的防护和后期焊点失效性分析,在实际生产中,应用钎料球喷射连接技术时,钎料液滴飞溅时有发生,本文融合激光加热和氮气压力技术,建立了一种新的用于计算磁头内置DFH控制元件连接钎料液滴冲击速度的双液滴模型,同时,采用正交试验法对比了不同激光加热参数和氮气压力条件下磁头内置DFH控制元件连接钎料液滴飞溅的情况,并进一步融合可控扫描式磁场和偏置两种方法,研究了磁头微焊点的失效情况.试验结果表明:下落前,激光脉冲能量是决定液滴温度的主要因素;下落后,对钎料液滴温度影响最大的是钎料液滴的初始温度.磁头无铅微焊点失效是焊点液滴飞溅和金属间化合物共同作用的结果.     

下期要目

· Sol- gel法制备 KTN薄膜厚度及均匀性控制·XN- 1防电磁干扰腻子研究·铁电场效应晶体管·超大容量双电层电容器主要技术参数的测试·用正交试验法探索铝电解电容器脉冲电压老练工艺·表观电化学参数对铝箔交流电侵蚀的影响·制备工艺对厚膜 Sn O2 气敏元件性能的影响· Al N基片氧化及金属化效果研究·表面封装中的焊点及其可靠性研究下期要目     

铝/镍/铜UBM厚度对SnAgCu焊点的力学性能及形貌影响

研究了倒装芯片中UBM制备和焊球回流工艺流程。通过改变阻挡层Ni和浸润层Cu的厚度,结合推拉力测试实验,探究了SnAgCu焊点剪切强度的变化规律。研究结果表明,UBM中阻挡层Ni对SnAgCu焊点的力学性能影响最大,而浸润层Cu厚度的增加也能提高SnAgCu焊点的力学性能。进一步对推拉力实验后的焊点形貌进行了SEM观察和EDS分析,得到了焊盘剥离、脆性断裂、焊球剥离、韧性断裂四种不同的焊点失效形式,代表着不同的回流质量,而回流质量主要由UBM的成分和厚度决定。研究结果为倒装焊工艺的优化提供了理论指导。     

厚膜Au导体的超声键合技术研究

Al丝超声键合技术是混合电路组装中使用得最为普遍的一种键合技术。本文使用焊点破坏性拉力试验和焊点的接触电阻测试两种方法，研究了导体材料（Au、Pd—Au）、膜层厚度、125℃、300℃热老练和温度循环对焊点键合强度的影响。分析了键合强度降低和焊点失效的原因。     

IMC生长对无铅焊球可靠性的影响

通过模拟及实验研究了IMC层及其生长对无铅焊点可靠性的影响.采用回流焊将无铅焊球(Sn3.5Ag0.7Cu)焊接到PCB板的铜焊盘上,通过-55～125℃的热循环实验,获得了IMC厚度经不同热循环次数后的生长规律.采用有限元法模拟了热循环过程中IMC厚度生长对无铅BGA焊点中应力变化的影响,并由能量疲劳模型预测了无铅焊点寿命.计算结果显示,考虑IMC层生长所预测的焊点热疲劳寿命比不考虑IMC层生长时缩短约30%.     

多孔状金箔进入光学市场

美国Illinois大学基于微腔等离子体技术，用铝箔制作了一种不足1mm厚度的新型柔性照明板。每个等离子板有两个铝箔板，中间由薄蓝宝石层隔开。表面铝箔和蓝宝石层之间有一个微腔，依靠微小腔体内产生的等离子体发光。面板的磷层上涂覆有一层500μm的玻璃窗。每个面板包含了250，000个这样的小灯。照明板的总厚度达800μm，是LED面板厚度的1／6。与白炽灯和荧光灯相比，制造方便，不需要高真空封装，可以在大气压或更高的压强下正常工作。     

弱磁、恒弹、不锈弦丝与1Cr13钢圆片的脉冲YAG激光焊研究

本文讨论了算计控制条件下恒弹、弱磁不锈钢弦丝(φ=0.2mm)与1Cr13钢圆片(厚0.5mm,φ=5mm)的脉冲YAG激光焊接,进行了焊缝形貌、金相、成份分析,测试了接头强度,计算了焊点的熔合比及能量利用率。结果表明:1.焊点形貌成“唇状”;2.唇状区两侧各有一薄熔化层平铺在圆片表面上;3.焊点中心晶粒细小,组织主要为树枝晶和等轴晶;4.在熔合线附近,元素成份含量发生徒变;5.熔合比为36％,能量利用率为17％;6.接头强度满足载荷为3kg的要求。     

芯片尺寸封装焊点的可靠性分析与测试

利用ANSYS有限元分析软件,将芯片尺寸封装(CSP)组件简化为了二维模型,并模拟了CSP组件在热循环加栽条件下的应力应变分布;通过模拟发现了组件的结构失效危险点,然后对危险点处的焊点热疲劳寿命进行了预测;最后进行了CSP焊点可靠性测试.结果表明,用薄芯片可提高焊点可靠性.当芯片厚度从0.625 mm减小到0.500 ...     

印制电路板铜面保护层对无铅焊点结构影响

采用扫描电镜与能谱测试,研究了两种不同印刷电路板铜面保护层,即有机保护层(Organic Solderability Preservatives,OSP)与浸银层(Immersion Ag,I—Ag),对无铅焊点结构的影响。结果显示,采用有机保护层的焊接界面金属间化合物层厚度明显超过了浸银层;在两种不同保护层中的焊点中,均出现薄片状或树枝状Ag3Sn金属间化合物,但在浸银层焊点中,薄片状Ag3sn主要在焊接界面层处非均匀形核长大,而有机保护层焊点中,薄片状Ag3Sn较少出现,代之以树枝状Ag3Sn近似均匀地分布在焊点中。断口分析显示,采用有机保护层的焊点中出现了较多的气孔,而且气孔主要出现在靠近铜面焊点中,这明显降低了焊点的强度。     

金层和银层铟基焊料钎焊界面组织性能研究

对In40Pb60的铟基近共晶钎料钎焊金属基板钎焊界面(即Cu/Ni/Au/InPb/Ag/Ni/Al结构)进行研究。分析钎焊界面焊点处显微结构及各层成分及厚度,对钎焊焊点进行高温老化,利用SEM对焊点钎料成分与界面形成的金属间化合物进行检测,并进行剪切力学性能测试。结果表明,短时间的老化后焊点AuIn_2和AgIn_2金属间化合物的生成使得焊点力学性能有一定提高,但IMC层不宜过厚,厚度过大焊点的剪切性能会随老化的推进略有下降,应该控制脆性物质的生成使得焊点力学性能达到最高。     

LGA焊点形态对焊点寿命影响的有限元分析

通过Surface Evolver软件对LGA焊点进行了三维形态预测,利用有限元数值模拟对LGA焊点在热循环条件下寿命进行了分析。研究了热循环条件下LGA焊点的应力应变分布规律,随着焊点远离元件的中心位置焊点所受到的等效应力、等效应变和塑性应变能密度逐渐增大,从而得出处于外面拐角的焊点最先发生失效的结论。基于塑性应变范围和Coffin-Manson公式计算了焊点热疲劳寿命;找出了LGA焊点形态对焊点寿命的影响规律,模板厚度一定时PCB焊盘尺寸小于上焊盘时LGA焊点的热疲劳寿命与PCB焊盘尺寸成正比,大于上焊盘时成反比,大约相等时焊点寿命最大。当PCB焊盘和模板开孔尺寸固定时,通过增大模板厚度来增加焊料体积在一定程度上可提高LGA焊点的热疲劳寿命,但是模板厚度增大到一定值时LGA焊点寿命会逐渐降低。     

陶瓷封装倒装焊器件Sn-Pb微焊点的电迁移行为

高密度陶瓷封装倒装焊器件的焊点尺寸已降低至100μm以下,焊点电流密度达到10~4 A/cm~2以上,由此引发的电迁移失效成为不可忽视的问题。以陶瓷封装菊花链倒装焊器件为研究对象,开展了Sn10Pb90、Sn63Pb37焊点热电环境可靠性评估试验,通过电连接检测及扫描电子显微镜(SEM)等方法对焊点互连情况进行分析。结果表明,Sn63Pb37焊点阴极侧金属间化合物(IMC)增长明显,表现出明显的极化现象,IMC厚度的平方与通电时间呈线性关系。通电时间达到576 h后Sn63Pb37焊点阴极侧产生微裂纹,而Sn10Pb90焊点在通电576 h后仍未出现异常,表现出优异的电迁移可靠性。研究结果对于直径100μm微焊点的陶瓷封装倒装焊器件的应用具有重要的意义。     

GaN基倒装焊LED芯片的热学特性模拟与分析

采用有限元方法建立了GaN基倒装LED芯片的三维热学模型,并对其温度分布进行模拟,比较了在不同凸点(焊点)分布、不同粘结层材料与厚度、不同蓝宝石衬底厚度及蓝宝石图形化下的倒装芯片温度分布,研究了粘结层空洞对倒装芯片热学特性的影响,并根据芯片传热模型对模拟结果进行了分析。     

阀芯端帽工作面激光合金化工艺优化

利用固体脉冲Nd:YAG激光器研究脉冲工作电流、扫描速度和光斑直径对阀芯端帽工作面激光合金化质量的影响,以合金层的表面硬度和厚度作为衡量指标,通过正交试验得出最优工艺参数组合为:脉冲工作电流I=75 A,扫描速度v=80 mm/min,光斑直径d=1.5 mm。