元件焊端镀层对无铅焊点可靠性的影响

电子产品无铅化的转变加速了对元件焊端镀层的无铅化研究，目前候选无铅镀层有纯锡、锡铋或锡铜合金。当然,Sn—Ag—Cu焊料和以上这些镀层结合而构成的焊点的可靠性是大家关注的重点。Sn—Ag—Cu焊料和元件焊端镀层若不相容会导致焊点变脆、强度降低、缺乏热疲劳抵抗力，特别在产品生命周期的后期。对焊点的可靠性影响尤为明显。在本中我们研究了由Sn-3．8Ag-0．7Cu焊料和不同的元件焊端镀层：纯锡、Sn-3Cu、锡铋合金(铋的重量百分比分别为1％、3％、6％)组成的SMT焊点可靠性。中给出了焊点金相分析、焊点老化前和老化后的引脚拉伸测试的试验结果，首次发表了SMT焊点加速热循环试验的结果，也提到了Sn—Bi和Sn—Pb镀层对波峰焊焊点可靠性的少量研究结果。通过我们的研究发现，所有试验元件的无铅镀层和Sn—Ag—Cu焊料构成的焊点性能至少和常规的锡铅焊点一样好。     

无铅焊料表面贴装焊点的可靠性

由于Pb对人体及环境的危害,在不久的将来必将禁止Pb在电子工业中的使用。为寻求在电子封装工业中应用广泛的共晶或近共晶SnPb钎料的替代品,国际上对无Pb钎料进行了广泛研究。其中,共晶SnAg和共晶SnAgCu钎料作为潜在的无Pb钎料,具有剪切强度、抗蠕变能力、热疲劳寿命好等特点。     

BGA封装循环弯曲试验与温度循环试验的关系

随着手持式产品在IC封装可靠性的需求增加,业界正在研究可减少时间与成本的可靠性评估方式。就我们所知,温度循环试验(thermal cycle testing)是验证焊点可靠性的重要测试之一,但其验证往往需要很长时间才知道结果。为了缩短验证时间,文章研究机械疲劳性试验取代温度循环试验的可能性。选择四点循环弯曲试验(cyclic bending test)为研究的重点,在JEDEC22-B113规范中的定义,四点循环弯曲试验条件包含频率跟位移来仿真实际的条件。     

BGA锡球再置可靠性

已有很多关于混合合金焊点的可靠性的文章发表,主要重点放在BGA器件上。乍看起来,这些BGA器件上的混合合金焊点看来有可以接受的焊点强度及可靠性,但工序要求对回流焊工艺和温度曲线有更大的控制。因此,很多制造商以含铅锡球工艺对无铅BGA进行锡球再置,并未更改工序即加工组件。论述了有关经再置锡球的器件的可靠性问题,特别是器件焊盘铜溶解及额外热循环对芯片/封装的影响。     

与无铅焊接工艺匹配的无铅BGA焊盘设计

BGA——阵列封装技术，因其强大的I／O接口优势、生产工艺简单及封装尺寸的小型化，使其在电子工业界的需求不断增加。原来的锡／铅组装工艺、生产及返工／返修工艺己趋成熟，不再是批量生产瓶颈，可谓“Trouble—free，无麻烦”，然而自2006—7—1，环境立法要求电子生产／设备／材料／工艺转向无铅生产，所以BGA器件封装材料、与之匹配的BGA焊盘设计及PCB组装工艺都要逐步满足无铅需求。     

BGA无铅焊点零空洞缺陷控制研究

在无铅BGA封装工艺过程中,通过不同组分的BGA焊球合金与焊膏合金组合焊接、焊膏助焊剂活性剂不同配比及其不同再流焊接条件等实验,对焊料合金和助焊剂配比、再流焊接峰值温度、再流保温时间等参数变化,以降低BGA焊点空洞缺陷进行了研究。结果表明选用相同或相似的BGA焊球和焊膏合金组合焊接、选用活性强的焊膏、选择焊接保温时间较长均有助于降低BGA焊点空洞缺陷产生的几率和空洞面积,BGA焊点最佳再流焊接峰值温度为240℃,当峰值温度设置为250℃时,BGA焊点产生空洞缺陷几率会比240℃高出25%～30%。     

无铅电子封装材料及其焊点可靠性研究进展

随着2006年7月1日RoHS法令实施的最后期限的来临,无铅焊料的研究与应用又掀起了新一轮的热潮。由于封装材料与封装工艺的改变,给焊点可靠性带来了一系列相关问题。笔者就近年来国内外开发的无铅焊料、焊点的失效模式、焊点可靠性评价方法和焊点的主要缺陷进行了综述;对今后该领域的研究前景及方向进行了展望。     

Sn-Ag-Cu无铅焊料的可靠性研究

欧盟对电子产品的RoHS法令的实施加快了电子封装钎焊无铅化的步伐。Sn-Ag-Cu焊料以其优良的机械性能和可焊性,逐渐得到了国际社会的认可。文章对无铅焊料的发展过程,Sn-Ag-Cu合金的性能进行了综述,重点介绍了Sn-Ag-Cu焊点的可靠性,包括试验法和有限元法。最后对Sn-Ag-Cu焊料的应用前景进行了展望。     

无铅焊技术的发展趋势及可靠性需求

铅污染对地球生态环境及人类健康所造成的影响，随着电子技术的发展而更显突出。本文简述了无铅焊技术实施在材料技术、无铅化电镀技术、无铅化PCB技术、无铅化电子组装技术以及无铅焊产品在可靠性研究方面所面临的课题。     

无铅焊料及其可靠性的研究进展

环保和微电子器件高度集成化的发展驱动了高性能无铅焊料的研究和开发。本文介绍了国内外对Sn-Ag,Sn-Zn,Sn-Bi,Sn-Sb和Sn-In系无铅焊料的发展现状及所取得的研究成果;列出了美国抗高温疲劳焊料研究计划筛选的七种抗热疲劳无铅焊料合金;对焊点的一般可靠性问题及无铅焊料引入的新的可靠性问题进行了归纳和讨论。     

BGA焊点可靠性研究综述

随着集成电路封装技术的发展,BGA封装得到了广泛应用,而其焊点可靠性是现代电子封装技术的重要课题。该文介绍了BGA焊点可靠性分析的主要方法,同时对影响焊点可靠性的各因素进行综合分析。并对BGA焊点可靠性发展的前景进行了初步展望。     

BGA混合焊点热循环负载下的可靠性研究

焊料从有铅向无铅转换中,不可避免会遇到二者混合使用的情况,有必要对生成的混合焊点进行可靠性研究。通过对不同工艺参数下形成的混合焊点和无铅焊点进行了外观检测、X射线检测和温度循环测试。结果显示,只要工艺参数控制得当,混合焊点是可行的。在焊球合金、焊料合金、峰值温度、液相线以上时间和焊接环境五个关键因素中,前四项对焊点可靠性比较重要,焊接环境对焊点可靠性的影响不很显著。     

Failure Morphology after the Drop Impact Test of the Ball Grid Array Package with Lead-Free Sn-3.8Ag-0.7Cu on Cu and Ni Under-Bump Metallurgies

High strain-rate drop impact tests were performed on ball grid array (BGA) packages with lead-free Sn-3.8Ag-0.7Cu solder (in wt.%). Plated Ni and Cu under-bump metallurgies (UBMs) were used on the device side, and their drop test performances were compared. Failure occurred at the device side, exhibiting brittle interfacial fracture. For Ni UBM, failure occurred along the Ni/(Cu,Ni)₆Sn₅ interface, while the Cu UBM case showed failure along the interface between two intermetallics, Cu₆Sn₅/Cu₃Sn. However, the damage across the package varied. For Cu UBM, only a few solder balls failed at the device edge, whereas on Ni UBM, many more solder bumps failed. The difference in the failure behavior is due to the adhesion of the UBM and intermetallics rather than the intermetallic thickness. The better adhesion of Cu UBM is due to a more active soldering reaction than Ni, leading to stronger chemical bonding between intermetallics and UBM. In our reflow condition, the soldering reaction rate was about 4 times faster on Cu UBM than on Ni UBM.     

BGA焊点在板级跌落实验中的疲劳寿命估计

按照JEDEC标准对板级跌落实验的要求测试了有铅和无铅焊点的球栅阵列封装.用ANSYS软件建立了有限元分析模型,并用ANSYS/LS-DYNA直接求解器计算了典型结点的应力和应变,以及每次跌落时积累在焊点中的平均应变能密度.利用实验和模拟的结果重新计算了Darveaux模型中的常数,将这个模型的应用范围扩展到了跌落环境,并计算了各种条件下焊点的疲劳寿命.     

双面贴装电路板上BGA焊点的潜在失效机理

采用双面贴装回流焊工艺在FR4基板表面贴装Sn3.0Ag0.5Cu(SnAgCn)无铅焊点BGA器件,通过对热应力加速实验中失效的SnAgCu无铅BGA焊点的显微结构分析和力学性能检测,研究双面贴装BGA器件的电路板出现互连焊点单面失效问题的原因,单面互连焊点失效主要是由于回流焊热处理工艺引起的.多次热处理过程中,NiSnP层中形成的大量空洞是导致焊点沿(Cu,Ni)6Sn5金属间化合物层和Ni(P)镀层产生断裂失效的主要因素.改变回流焊工艺是抑制双面贴装BGA器件的印制电路板出现互连焊点单面失效问题的关键.     

Effect of Interfacial Reactions on the Reliability of Lead-Free Assemblies after Board Level Drop Tests

The reliability of lead-free electronic assemblies after board level drop tests was investigated. Thin small outline package (TSOP) components with 42 FeNi alloy leads were reflow soldered on FR4 printed circuit boards (PCBs) with Sn3.0Ag0.5Cu (wt%) solder. The effects of different PCB finishes [organic solderability preservative (OSP) and electroless nickel immersion gold (ENIG)], multiple reflow (once and three times), and isothermal aging (500 h at 125°C after one time reflow) were studied. The ENIG finish showed better performance than its OSP counterparts. With the OSP finish, solder joints reflowed three times showed obvious improvement compared to those of the sample reflowed once, while aging led to apparent degradation. The results showed that intermetallic compound (IMC) types, IMC microstructure and solder microstructure compete with each other, all playing very important roles in the solder joint lifetime. The results also showed that it is important to specify adequate conditions for a given reliability assessment program, to allow meaningful comparison between results of different investigators.     

BGA焊点可靠性工艺研究

伴随高密度电子组装技术的发展,BGA(Ball Grid Array)成为高密度、高性能、多功能及高I/O数封装的最佳选择。文章分析了影响BGA焊点可靠性的关键因素,特别提出了减少焊点空洞缺陷和提高剪切强度的主要措施,并通过试验优化出各工艺参数。结果表明:运用优化的工艺参数制作的BGA焊点,焊接空洞以及芯片剪切强度有了明显改善,其中对BGA焊接样品进行150℃、1000h的高温贮存后,焊点的剪切强度完全满足GJB548B-2005的要求。     

采用无铅焊料对测覆铜板耐浸焊结果的影响

文章介绍了采用无铅焊锡对测覆铜板（纸基板、环氧玻纤布基板）耐浸焊结果的影响程度及原因，并进行了分析。     

电子封装用无铅焊料的最新进展

随着WEEE/RoHS法令的颁布,电子封装行业对于无铅焊接提出了更高的要求.根据国际上对无铅焊料的最新研究进展提出了无铅焊料"三大候选"的概念.总结了目前无铅焊料尚存的三大主要弱点,并对国际上推荐使用的几种无铅焊料的优缺点进行了概述.