粘结材料对TCBGA封装组件弯曲可靠性的影响

采用三点弯曲试验,测试了十组使用不同粘结材料及不同粘接方式的薄基板球栅阵列封装(TCBGA)组件和一组未使用粘结材料的组件的弯曲可靠性。结果表明,这些粘结材料均不同程度地提高了组件的弯曲可靠性。不同粘接方式对弯曲可靠性影响不同,其中边沿绑定粘接方式效果最佳,相对于无粘结材料,对组件所能承受的最大主应变、位移和荷载分别增加了41.73%,40.86%和37.50%。     

三点弯曲法的PBGA封装实验测试

任何电子产品在进入市场之前的可靠性测试是十分重要的环节。为此,在之前的几十年中开发了多种类型的测试方法。一种广泛使用的测试方法便是线路板弯曲测试。进行可靠性测试的一个主要问题就是需要大量的测试样品,这是因为这种测试必须重复进行直到获得一致并满意的测量结果。其测试样品的设计,组装工艺和测试程序需要花费长期的时间。如果可靠性测试结果不满意,测试样品需要重新设计、重新生产、重新测试,这从商业的观点来看成本过高且低效。为简化可靠性测试程序,提出了计算模拟的方法在前期设计阶段来预测印制板组装线的可靠性。在目前的研究中,可靠性测试采用了三点弯曲测试法。实现了有限元模式确认及关于该模式应用的2种情况研究。     

陶瓷阵列封装的两种形式及其接头可靠性

介绍了CBGA及CCGA的基本结构,对它们的优缺点进行了对比,分析了在热循环过程中,CBGA、CCGA封装结构产生的热应变及接头的热疲劳寿命,对目前接头热疲劳失效机理的分析进行了对比,总结了影响接头热疲劳寿命的几种因素。     

弯曲应力状况下微型BGA封装可靠性比较研究

微型球栅阵列（μBGA）是芯片规模封装（CSP）的一种形式,已发展成为最先进的表面贴装器件之一。在最新的IxBGA类型中使用低共晶锡．铅焊料球,而不是电镀镍金凸点。采用传统的表面贴装技术进行焊接,研讨μBGA的PCB装配及可靠性。弯曲循环试验（1000～1000με）,用不同的热因数（Qη）回流,研究μBGA、PBGA和CBGA封装的焊点疲劳失效问题。确定液相线上时间,测定温度,μBGA封装的疲劳寿命首先增大,接着随加热因数的增加而下降。当Q。接近500S·℃时,出现寿命最大值。最佳Qη范围在300-750s·℃之间,此范围如果装配是在氮气氛中回流,μBGA封装的寿命大于4500个循环。采用扫描电子显微镜（SEM）,来检查μBGA和PBGA封装在所有加热N数状况下焊点的失效。每个断裂接近并平行于PCB焊盘,在μBGA封装中裂纹总是出现在焊接点与PCB焊盘连接的尖角点,接着在Ni3Sn4金属间化合物（IMC）层和焊料之间延伸。CBGA封装可靠性试验中,失效为剥离现象,发生于陶瓷基体和金属化焊盘之间的界面处。     

高性能LED封装点胶中流体运动与胶液喷射研究

LED照明具有高亮度、低能耗、体积小、环保等特点,因此被认为是未来替代传统照明方式的最佳光源。而对于高粘度、高频、微量、高一致性的LED荧光粉点胶,目前还存在无法出胶、点胶性能不稳定、胶滴一致性不好等问题。首先阐述了LED照明的应用特点以及当前照明封装产业的技术水平,随后结合将来主流的喷射式点胶技术,利用Flow-3D软件建立了LED喷射点胶过程的计算机仿真模型。随后得到了点胶过程中胶液在喷胶阀内的流动情况,在此基础上又探讨了各因素对胶液喷射的影响规律。其结果可以为后续的研究奠定基础,同时对具体的LED工业生产及封装装备制造也有一定的参考价值。     

无填料底充胶的可靠性影响

底层填充密封剂是开发用于封闭倒装芯片IC的。一般来说，这类密封剂都是含有硅的环氧树脂，在毛细作用下，其在芯片的底部会出现芯吸的现象。经固化后，密封剂就会使焊点具有机械强度。倒装芯片的热膨胀系数(CTE)要比其组装基板的热膨胀系数低。在热循环过程中，这种CTE不匹配会导致倒装芯片和印板移动，以及焊点机械疲劳。循环疲劳最终会以IC故障而告终。     

弯曲应力状况下微型BGA封装可靠性比较

文中采用传统的表面贴装技术进行焊接,研讨μBGA的PCB装配及可靠性。弯曲循环试验（1000με～-1000με）,用不同的热因数（Qη）回流,研究μBGA、PBGA和CBGA封装的焊点疲劳失效问题。确定液相线上时间,测定温度,μBGA封装的疲劳寿命首先增大,接着随加热因数的增加而下降。当Qη接近500s·℃时,出现寿命最大值。最佳Qη范围在300s·℃～750s·℃之间,此范围如果装配是在氮气氛中回流,μBGA封装的寿命大于4500个循环。采用扫描电子显微镜（SEM）,来检查μBGA和PBGA封装在所有加热因数状况下焊点的失效。每个断裂接近并平行于PCB焊盘,在μBGA封装中裂纹总是出现在焊接点与PCB焊盘连接的尖角点,接着在Ni3Sn4金属间化合物（IMC）层和焊料之间延伸。CBGA封装可靠性试验中,失效为剥离现象,发生于陶瓷基体和金属化焊盘之间的界面处。     

覆铜板三点弯曲试验与脆性表征研究

通过对样品弯曲试验获得的弯曲强度、弯曲弹性模量以及挠度研究发现：添加填料后样品弯曲弹性模量提高,但弯曲强度和挠度均下降。参考“覆铜板弯曲应力-应变模型”对不同树脂体系无填料样品测试结果分析发现,评判得出的韧性排序符合根据树脂结构理论以及实际应用结果的预判顺序。通过对弯曲试验的载荷-挠度曲线研究,提出了“弯曲断裂功”,它是弯曲试验中各特征量的综合表现,与“弯曲应力-曲线模型”类似,对脆韧性的评判有一定的可行性。     

无铅BGA封装可靠性的力学试验与分析

着重研究了机械冲击和应力对无铅BGA封装焊点可靠性的影响,介绍了BGA封装的可靠性力学试验(跌落、弯曲试验)及其分析方法.通过对力学试验中失效焊点的分析以及借助ANSYS模拟工具,找出引起失效的根本原因,为开发性能更好、高可靠性的无铅材料、改进无铅工艺提供依据.     

等离子清洗工艺对PBGA组装可靠性的影响

文章主要论述了PBGA组装的等离子清洗评定,包括抗界面剥离。研讨了通过射频和微波能量施加功率的两种不同的等离子体系。通过测量表面接触角获得最佳的等离子清洗工艺参数通过扫描电子显微镜、抗拉及剪切力试验来鉴定等离子清洗结果,试验样品为27 mm×27mm的292个焊球的PBGA。陈述了密封剥离试验、芯片和密封剂拉力试验、焊线拉力试验和C-模式SAM(C-SAM)检查的结果,证明了最佳的等离子清洗工艺会增强PBGA封装的定性等级,并提高工艺效率和生产率。     

PBGA封装的可靠性研究综述

通过传统BT类型的PWB材料与独特的PWB材料来PBGA封装的可靠性。相关的研究结果表明,后者同样具有相同的热循环稳定性和回流焊期间的疲劳强度,并具有较低的封装翘曲特点;模塑料的低吸湿性及粘片材料的高粘附强度和高断裂强度特性,有利于提高回流焊期间的疲劳强度和防止剥离现象的扩散。     

Plastic Ball Grid Array Solder Joint Reliability for Avionics Applications

The solder-joint reliability of plastic ball grid array (PBGA) packages for an avionics application was assessed. The fatigue life under combined temperature cycling and random vibration conditions was initially simulated using analytical models. Further simulation was used to plan an accelerated test and to estimate an acceleration factor between field conditions and test conditions, and experimentally verified. The combination of simulation and experimental results was then used to reassess the solder-joint reliability under field conditions. Based on the simulation and test results, it was estimated that PBGA packages without underfill would not satisfy the long-term life expectation for the avionics application under study. In addition, the experimental results also show that the simple application of linear damage superposition (Miner's rule), which neglects the interactions between loads, will underestimate the damage and overpredict the product life. Therefore, calculating the acceleration factor is necessary and cost-efficient for providing the basis of product field reliability assessment     

PBGA器件焊点的可靠性分析研究

根据PBGA器件组装特点,分析了器件焊点的失效机理,并针对实际应用中失效的PBGA器件在温度循环前后,分别使用染色试验、切片分析、X-射线分析等方法进行失效分析.分析结果显示样品PBGA焊点存在不同程度的焊接问题,并且焊接质量的好坏直接影响器件焊点抵抗外界应变应力的能力.最后,开展了PBGA器件焊接工艺研究和可靠性试验,试验结果显示焊接工艺改进后焊点的可靠性良好.     

填充不流动胶的倒装焊封装中芯片的断裂问题

用断裂力学方法和有限元模拟分析了填充不流动胶芯片断裂问题 .模拟时在芯片上表面中心预置一裂缝 ,计算芯片的应力强度因子和能量释放率 .模拟表明 ,由固化温度冷却到室温时 ,所研究的倒装焊封装在填充不流动胶时芯片断裂临界裂纹长度为 12 μm,而填充传统底充胶时为 2 0 μm.模拟结果显示芯片断裂与胶的杨氏模量和热膨胀系数相关 ,与胶的铺展关系不大 .焊点阵列排布以及焊点位置也会影响封装整体翘曲和芯片断裂 .     

Solder Joint Reliability Assessment for Flip Chip Ball Grid Array Components with Various Designs in Lead-Free Solder Materials and Solder Mask Dimensions

This study investigates the reliability of flip chip ball grid array (FCBGA) components with three types of solder materials: eutectic solder with a composition Sn63Pb37 and the lead-free solders SnAg3.0Cu0.5 and SnAg4.0Cu0.5. Two substrate-side solder mask (S/M) opening sizes, 0.4 mm and 0.525 mm, were used. Both the monotonic and cyclic mechanical four-point bend tests are conducted for the reliability assessment. It is found that the FCBGA components with SnAg3.0Cu0.5 solder have the best durability during the cyclic bend test, yet the eutectic solder is the strongest during the monotonic bend test. Besides, the FCBGA components with 0.525-mm S/M opening have around 3 times more life cycles than those with the 0.4-mm S/M opening in the cyclic bend test. It is also noteworthy that the lead-free solder materials have much variation in the failed cycles during the cyclic test. Moreover, the failure locations for those components with 0.4-mm S/M openings are found to be at the interface between the package side metal pad and the solder ball, and those with an S/M opening of 0.525 mm are observed to be failed mostly at the interface between the printed circuit board (PCB) side metal pad and the solder ball.     

焊球正六边形排布倒装芯片的下填充毛细压研究

除了正四边形,正六边形也是倒装芯片中可行的焊球排布形式,为了预测封装倒装芯片时的下填充过程,需要精确计算毛细驱动压.在已有的焊球正四边形排布情况下平均毛细压计算方法的基础上,进一步研究了焊球正六边形排布情况下平均毛细压计算模型.通过分阶段处理,并根据质量守恒和力平衡的原则,分析了下填充过程,重点分析了填充面积和接触线跳跃量的计算,进而得到了计算平均毛细压的数学模型.通过实例验证了该模型的准确性,从而完善了倒装芯片封装工艺中的下填充流动解析模型.     

再成形(Re-Balled)焊球阵列封装的焊球强度评估

近年来,许多国家禁止在电子产品中铅的使用,但是一些特定产品拥有豁免权。拥有豁免权的电子产品生产厂商面临含铅元器件供应缺乏的现状,因此生产厂商开始寻求利用焊球再成形技术把焊球阵列封装中的无铅焊球转变为锡铅焊球。焊球再成形技术曾经被用于元器件的回收再利用,但是关于焊球再成形元器件的可靠性信息十分有限。介绍了利用焊球再成形技术使无铅焊球阵列封装转变为锡铅焊球阵列封装。两种焊球去除方法和两种焊球再贴装方法分别用于实现从无铅焊球到锡铅焊球的转变,用以调查再成形工艺对于封装质量的影响。热时效试验以及焊球强度评估用于检测焊球再成形工艺过程。     

Solder Ball Attachment Assessment of Reballed Plastic Ball Grid Array Packages

The ban of lead in consumer-based electronics by many countries has resulted in a dramatic reduction in the availability of electronic components with tin-lead terminations. With the uncertainty associated with lead-free reliability and the issues associated with mixing lead-free solder with tin-lead solder, medical, defense, and aerospace equipment manufacturers are examining and in some cases implementing reprocessing practices to convert lead-free terminations to tin-lead. For area array packages, the practice is referred to as reballing. While reballing has been used for part reclamation, very little information is available on the reliability of reballed parts. This paper presents lead-free ball grid array (BGA) packages subjected to two ball removal and two ball reattachment techniques. Solder attach strength was used as a metric to examine the reballing process. Both the ball shear test and the cold bump pull (CBP) test were used to test solder strength. The impact of isothermal aging was also examined. The solder strength of reballed BGAs remained at the same level when different reballing methods were used and under different aging conditions. The lead-free non-reballed BGAs had higher solder strength and wider strength distribution than reballed tin-lead BGAs. The pull strength increased as the pull speed increased in the CBP test.      

再成形（Re—Balled）焊球阵魏封装的焊球强度评估

近年来,许多国家禁止在电子产品中铅的使用,但是一些特定产品拥有豁免权。拥有豁免权的电子产品生产厂商面临含铅元器件供应缺乏的现状,因此生产厂商开始寻求利用焊球再成形技术把焊球阵列封装中的无铅焊球转变为锡铅焊球。焊球再成形技术曾经被用于元器件的回收再利用．但是关于焊球再成形元器件的可靠性信息十分有限。介绍了利用焊球再成形技术使无铅焊球阵列封装转变为锡铅焊球阵列封装。两种焊球去除方法和两种焊球再贴装方法分别用于实现从无铅焊球到锡铅焊球的转变,用以调查再成形工艺对于封装质量的影响。热时效试验以及焊球强度评估用于检测焊球再成形工艺过程。