片式元件与基板间隙对无铅焊点可靠性的影响

采用非线性有限元方法,讨论了片式元件与基板的间隙对Sn-2.5Ag-0.7Cu无铅钎料焊点的应力分布和热疲劳寿命的影响。结果表明,当间隙高度为0.1~0.2mm时,焊点薄弱处——元件底部拐角处、焊根的顶部和底部以及焊趾顶部具有较低的应力,此时预测得到焊点的热疲劳寿命也最长。这一结果对于焊点几何形态的设计及优化具有指导意义。     

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。     

Sb掺杂对SnAgCu无铅焊点电迁移可靠性的影响

向Sn3.8Ag0.7Cu无铅焊膏中添加质量分数为1%的Sb金属粉末,研究了其焊点在电流密度为0.34×104A/cm2、环境温度150℃下的电迁移行为。通电245h后,阴极处钎料基体与Cu6Sn5IMC之间出现一条平均宽度为16.9μm的裂纹,阳极界面出现凸起带,钎料基体内部也产生了裂纹。结果表明:1%Sb的添加使焊点形成了SnSb脆性相,在高电流密度和高温环境下产生裂纹,缩短了焊点寿命,降低了电迁移可靠性。     

热时效和焊点尺寸对SnAgCu微焊点强度的影响

针对高度为100～300μm的无铅钎料Sn-3.0Ag-0.5Cu微焊点,研究了等温热时效和焊点尺寸对其在100℃下拉伸强度的影响。结果表明,保持焊点直径不变时,高度为100,200和300μm微焊点未经热时效的平均拉伸强度分别为53.75,46.59和44.38MPa;热时效时间延长使微焊点内钎料合金显微组织明显粗化,导致焊点拉伸强度降低,前述三种高度的微焊点96h热时效后平均拉伸强度分别为44.13,38.38和33.48MPa,但96h热时效对IMC厚度无明显影响。     

冷却速率对无铅钎料和焊点质量影响

阐述了再流焊冷却速率对无铅钎料和焊点质量的影响的研究现状.已有的研究结果表明:冷却速率对于无铅钎料的微观组织、拉伸性能、金属间化合物的形态和尺寸以及焊点中的凝固缺陷等都有显著的影响.选择合适的冷却速率可以提高焊点质量.     

微电子组装中Sn-Zn系无铅钎料的研究与开发

无铅钎料的研究开发是我国电子材料行业目前面临的紧迫课题.其中Sn-Zn系无铅钎料具有低的熔点,优良的力学性能,能获得可靠的钎焊接头,且其原材料丰富、价格便宜,有望替代Sn-Pb钎料.但该系钎料易氧化,抗腐蚀性较差,目前还未得到广泛的采用.介绍了开发新型无铅钎料应满足的要求,及几种有潜力的Sn-Zn系无铅钎料.     

SnAgCu钎料焊点电化学迁移的原位观察和研究

通过恒定电压条件下的水滴实验,对Sn-4Ag-0.5Cu钎料焊点的电化学迁移(ECM)行为进行了原位观察和研究。结果表明,树枝状的金属沉积物总是在阴极上生成,并向着阳极方向生长,在接触阳极的瞬间,发生短路失效。外加电压不超过2 V时,形成的沉积物数目往往比较少并且粗大。焊点间距的减少和外加电压的增加都会使得ECM造成的短路失效时间显著缩短。当钎料不能完全包裹焊盘或者焊盘局部位置上钎料的厚度很薄时,发生ECM的金属除了来自钎料焊点,还来自Cu焊盘;钎料中的Ag不发生迁移。     

无铅微焊点的热效应仿真及可靠性分析

采用Anand模型描述无铅焊点(SAC305)的力学性能,运用有限元法模拟球栅阵列封装在温度循环载荷下的应力应变响应并对其进行分析,着重对关键焊点的应变能进行了讨论。结果表明,关键焊点的关键区域出现在焊点的上表面边缘处,为最容易出现损坏的部位,并得到了实验的验证;在温度循环的过程中,升温阶段塑性应变产生速率远高于高温驻留阶段的塑性应变产生速率,极大地影响着焊点使用寿命。     

无铅焊点的可靠性研究

焊点的质量和可靠性很大程度上决定了电子产品的质量.随着环境保护意识的增强,无铅焊料、无铅焊点成为了近年来的研究热点.无铅焊点由于焊料的差异和焊接工艺参数的调整,其可靠性势必会受到新的影响.从设计、材料和工艺角度分析了影响无铅焊点的可靠性的因素,最后分析了焊点的常见的可靠性问题产生的原因,并给出了相应的解决办法.     

无铅焊点的可靠性问题

焊点的质量与可靠性很大程度决定了电子产品的质量。随着环境保护意识的增强,无铅焊料、无铅焊点成为了近年来的研究热点问题。无铅焊点由于焊料的差异和焊接工艺参数的调整,必不可少地会给焊点可靠性带来新的影响。本文从设计、材料及工艺角度分析了影响无铅焊点可靠性的因素,对无铅焊点可靠性测试方法做了介绍。     

SMT焊点元件与基板间隙的预测及其对焊点三维形态的影响

基于能量最小原理，采用三维有限元方法，考究了片式元件与基板的间隙对ＳＭＴ焊点三维开矿的影响，利用焊点系统的能量数据，分析元件与基板的间隙。研究表明，元件与基板的间隙对焊点三维形态有重要影响，元件与基板的间隙随焊点钎料量的增加和焊盘伸出长度匠减小而增加，提出了间隙与钎料量，焊盘伸出长度关系的回归模型。     

无铅倒装焊点的热应力与湿热应力分析

板上倒装芯片（FCOB）作为一种微电子封装结构形式得到了广泛的应用。微电子塑封器件中常用的聚合物因易于吸收周围环境中的湿气而对封装本身的可靠性带来很大影响。文章采用有限元软件分析了潮湿环境下板上倒装芯片下填充料在湿敏感元件实验标准MSL-1条件下（85℃／85％RH、168h）的潮湿扩散分布,进而分别模拟计算出无铅焊点的热应力与湿热应力,并加以分析比较。论文的研究成果不仅对于塑封电子元器件在潮湿环境中的使用具有一定的指导意义,而且对于FCOB器件在实际应用中的焊点可靠性问题具有一定的参考价值。     

球栅阵列封装中SnPb焊点的应力应变分析

基于SnPb焊料的统一粘塑性Anand本构模型,运用ANSYS有限元软件分析了球栅阵列封装中复合SnPb焊点在热循环过程中的应力、应变的分布,观察到SnPb焊料的蠕变行为和应力松弛现象,结果证明:外侧焊点经受的应力、应变范围比内侧焊点大;焊点的最高应力区域出现在Sn60Pb40焊料的最外缘处,最高应变区域出现在Pb90Sn10焊料与UBM层接触面的最上缘处.     

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。     

焊盘尺寸对FC—PBGA焊点可靠性的影响

影响封装可靠性的因素很多,其中对封装及供货厂商相关的封装设计方面的各种变量应该给予足够的重视。焊盘尺寸是影响焊点可靠性的关键因素之一,不同供货厂商的各种工艺造成焊盘尺寸方面的差异,对可靠性造成了极大的影响。有限元应力分析、波纹干涉测量试验及可靠性试验表明,基板厚度影响封装可靠性。文章采用有限元模拟来定量分析焊盘尺寸对PBGA封装可靠性的影响,把空气对空气热循环试验结果与FEM预测进行比较,讨论最佳焊盘尺寸,并预测对焊点可靠性的影响。     

焊点的质量与可靠性

主要介绍了Sn-Pb合金焊接点发生失效的各种表现形式,探讨发生的各种原因及如保在工艺上进行改进以改善焊点的可靠性,提高产品的质量。     

倒装芯片焊点可靠性的有限元模拟法综述

随着集成电路封装技术的发展,倒装芯片技术得到广泛的应用。由于材料的热膨胀失配,使倒装焊点成为芯片封装中失效率最高的部位,而利用快捷又极具参考价值的有限元模拟法是研究焊点可靠性的重要手段之一。介绍了集成电路芯片焊点可靠性分析的有限元模拟法,概括了利用该方法对芯片焊点进行可靠性评价常见的材料性质和疲劳寿命预测模型。     

Effect of Thermal Aging on Drop Performance of Chip Scale Packages with SnAgCu Solder Joints on Cu Pads

Because of the trend of miniaturization, the drop performance of portable electronic devices is becoming increasingly critical. This study was focused on the influential factors in the drop performance of chip scale packages (CSPs) with Cu/SnAgCu solder joints after thermal aging. Assembled CSP test boards were thermally aged at 100–150°C for up to 1,000 h before drop test. Microstructural evolution in the bulk solder and the interfacial region was investigated after drop test. Crack propagation by drop test and the fractured surfaces were examined by scanning electron microscopy. Kirkendall voiding at the solder/Cu interface and the thickness of interfacial intermetallic compounds did not have a significant effect on the occurrence of the first failure by drop test. Correlation between drop performance and microstructural changes was observed. A model was built to explain the complex drop test results based on the relationship between microstructure and mechanical properties of solder joints.     

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.