为CSP和BGA而设计的底部填充剂的工艺优势

底部填充剂原本是专为倒装芯片设计的。由于硅质的倒装芯片的热膨胀系数比基板材质低很多，因此，在热循环测试中会产生相对位移，导致机械疲劳从而引起不良焊接。底部填充剂材料通常是环氧树脂，利用毛细作用原理渗透到倒装芯片底部，然后固化。它能有效提高焊点的机械强度，从而提高芯片的使用寿命。     

基于稳健设计的PBGA器件焊点热机械疲劳可靠性的优化设计

基于稳健设计与有限元法,研究了加速热循环测试条件下塑封球栅阵列(PBGA)焊点的热机械疲劳可靠性.考虑PCB大小(A)、基板厚度(D)、硅片热膨胀系数(G)、焊点热膨胀系数(H)等八个控制因素,使用L₁₈(2¹×3⁷)混合正交表,以对焊点热机械疲劳寿命的考核为目标,对PBGA焊点进行了优化设计.结果表明,影响焊点可靠性的显著性因素依次是基板热膨胀系数、焊点的热膨胀系数、基板厚度、芯片的热膨胀系数;最优方案组合为A1B2C3D1E2F1G3H1.进一步的验证试验结果表明,与原始方案相比,该优化方案的最大等效应变降低了66%,信噪比提高了22.4％.     

浅谈CTE及其对FC—BGA焊点可靠性的影响

PCB对封装行业来说,最关键的莫过不同元器件和PCB之间的热膨胀系数（CTE）匹配性问题。其中FCRGA封装,通过倒装芯片实现芯片焊料凸点与FCBGA基板的直接连接,在FCBGA类产品中可实现较高的封装密度,获得更优良的电性能和热性能。但由于PCB与芯片之间cTE的不匹配,而导致FCBGA焊点的可靠性问题。本文就CTE影响FCBGA焊点可靠性展开讨论。     

板厚影响通孔再流焊点抗热疲劳性能的试验研究

针对不同板厚的通孔再流焊点进行了热冲击的可靠性测试，以非破坏性和破坏性的试验方式，对比分析了板厚对通孔再流焊点的抗热疲劳能力的影响。结果表明，热膨胀系数(CTE)失配是焊点产生裂纹的主要原因，使得板厚严重影响着焊点的抗热疲劳性能：厚板焊点断裂程度重于薄板焊点，其循环后的强度下降也快于后者，但二者的电性能变化差异不大。     

使用再分布技术改善倒装芯片组装热疲劳可靠性

芯片上键合焊盘的设计,可以利用淀积型多芯片组件（MCM－D）的再分布技术,组排新的设计图形。这种新的焊盘布排,可以用作倒装芯片的组装。这些再分布的、倒装芯片结构的、热机械的可靠性,取决于焊点的粘塑性变形,以及BCB（苯丁烷丁烯聚合物）光敏胶再分布层中的应力。本将研究再分布层对焊接处可靠性的影响,以及减小再分布层中的应力,使其不超过极限应力值。考虑了三种不同的再分布层工艺,利用有限元仿真和根据Coffin-Manson的可靠性模型,对再分布的和标准的倒装芯片组件的热循环可靠性进行了比较。芯片上光敏再分布层BCB胶的存在,影响焊点的热疲劳。利用再分布芯片取得的最大的可靠性改善,是靠焊点从芯片周边移到内部,形成面阵列倒装芯片的结果。     

倒装芯片焊点可靠性的有限元模拟法探讨

随着集成电路封装技术的发展,倒装芯片技术得到广泛应用.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.简单介绍了集成电路芯片焊点可靠性分析的有限元模拟法,重点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.     

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。     

关于底部填充在倒装芯片应用中空洞缺陷的影响因素

底部填充包封材料起初应用于提高早期氧化铝（Al2O3）基材的倒装芯片的可靠性。在芯片最外围的焊点易疲劳而导致芯片功能失效．相对较小的硅片和基材间的热膨胀差异是芯片在经受热循环时产生这种问题的根源．这样，热循环的温度范围及循环的次数就决定了芯片的使用寿命．在芯片和基板间填充可固化的包封材料，可以很好地把热膨胀差异带来的集中于焊点周围的应力分散到整个芯片所覆盖的范围。 随着引入环氧材料作为倒装芯片的基材，底部填充材料的研发大大地加快了。为了延缓焊点的应力疲劳，较大的基材和芯片硅片材料间的热膨胀差异使得底部填充剂的应用成为必然．而在底部填充材料和芯片接合界面的分层及底部填充剂中的空洞是触发许多芯片产生问题的根本原因之一。本篇将要讨论的是减少底部填充剂中的空洞的一些方法．[编者按]     

工业级FPGA空间应用器件封装可靠性分析

分析了工业级和宇航级FPGA(Field Programmable Gate Array)在封装结构上的差别。用Ansysworkbench有限元软件对热循环、随机振动和外力载荷下封装的变形和应力以及焊点的塑性应变进行了仿真。依据剪切塑性应变变化范围预测了焊点热疲劳寿命。结果表明,FCBGA(Flip-Chip Ball Grid Array)封装内部倒装芯片焊点可靠性低于CCGA(Ceramic Column Grid Array)封装,其外部焊点的热疲劳寿命、随机振动等效应力均优于CCGA封装;在外力载荷下,其热疲劳寿命下降速率也明显小于CCGA封装。     

叠层芯片封装元件热应力分析及焊点寿命预测

研究了温度循环载荷下叠层芯片封装元件(SCSP)的热应力分布情况,建立了SCSP的有限元模型。采用修正后的Coffin-Masson公式,计算了SCSP焊点的热疲劳寿命。结果表明:多层芯片间存在热应力差异。其中顶部与底部芯片的热应力高于中间的隔离芯片。并且由于环氧模塑封材料、芯片之间的热膨胀系数失配,芯片热应力集中区域有发生脱层开裂的可能性。SCSP的焊点热疲劳寿命模拟值为1 052个循环周,低于单芯片封装元件的焊点热疲劳寿命(2 656个循环周)。     

倒装焊陶瓷封装失效模式分析及失效机理研究

随着封装技术的发展,倒装焊技术得到广泛的应用,倒装焊的研究也越来越广泛深入。文章阐述了倒装焊封装的失效模式,主要有焊点疲劳失效、填充胶分层开裂失效、电迁移失效、腐蚀失效、机械应力失效等。并分析了陶瓷基板倒装焊温度循环试验后的失效模式,陶瓷倒装焊封装失效的机理主要是倒装芯片焊点与UBM界面金属间化合物应力开裂失效。根据失效机理分析,进行陶瓷倒装焊工艺优化改进,试验达到了JESD22-A104C标准规定的温度循环:-65℃～+150℃、500次循环、3只样品无失效的要求。     

底部填充技术的SMT应用研究

如BGA、CSP等倒装芯片的SMT应用越来越普遍,底部填充胶水可以有效提高倒装芯片焊点的机械强度,以避免因热循环应力疲劳或机械冲击力而产生的失效。本文详细描述了底部填充技术的SMT应用细节,包括底部填充胶水介绍、PCB DFM设计、涂胶前准备、涂胶过程和注意事项、涂胶设备介绍等。     

低银无铅微互连焊点的振动疲劳行为研究

通过采用一系列与集成电路BGA(球栅阵列)、Flip Chip(倒装焊芯片)真实焊点体积接近的不同尺寸的典型“三明治”结构Sn0.3Ag0.7Cu低银无铅微互连焊点,基于动态力学分析的精密振动疲劳试验与微焊点疲劳断口形貌观察相结合的方法,研究了微焊点振动疲劳变形曲线的形成机制、裂纹萌生扩展与断裂机理、温度对振动疲劳行为的影响及微焊点振动疲劳行为的尺寸效应问题。结果表明,保持焊点直径恒定,随着焊点高度的减小,焊点的疲劳寿命增加,而疲劳断裂应变降低,同时焊点的疲劳断裂模式由韧性断裂转变为脆性断裂。     

苛刻环境下多芯片FC-PBGA器件板级温循可靠性研究

研究了宇航用多芯片扁出型倒装芯片球栅（FC-PBGA）器件在温度循环下的板级可靠性。通过宏观形貌观察、微观结构演变等手段对温循后的器件进行了分析,并利用有限元仿真对器件的疲劳寿命进行了评估。研究结果表明,经温度循环后FC-PBGA器件表面三防漆出现起皮现象,但封装组件未出现失效故障。器件中倒装芯片的布局对温度循环后危险焊点的位置具有显著的影响。危险焊点在温度循环后产生了明显的塑性变形,在靠近芯片端的界面处形成了显微裂纹。通过有限元仿真结合修正的Coffin-Manson方程计算得到了组件的温度循环疲劳寿命约为1 002次,具有较好的可靠性,为塑封器件的高可靠性应用提供了参考。     

倒装芯片底部填充工艺

从热疲劳故障的角度论述了倒装芯片底部填充的必要性，介绍了倒装芯片底部填充的参数控制。通过正确的底部填充，可提高倒装芯片组装的成品率和可靠性。     

电力电子可靠性的关键—材料特性

电力电子器件的寿命主要由完成其功能过程中大量的热循环所决定。热膨胀系数(CTE)的不同引起材料的疲劳和老化,这样的过程在有功循环和环境或者介质冷却所引起的循环中都会发生。为了理解由于热循环产生的载荷和引起的老化机理,提出了热机械模型以评估材料特性。本文介绍了焊接线剥离故障和大面积焊点处的裂纹扩展两种情况下的模型和计算结果。结果与实验数据相吻合。     

PCBA结构参数与振动谱型对BGA焊点疲劳寿命的影响

为获得印制电路板组件(PCBA)的板厚、芯片布局等结构参数和随机振动谱型(功率谱密度,PSD)变化对球栅阵列(BGA)封装芯片焊点振动疲劳寿命的影响,利用HYPERMESH软件建立了带BGA封装芯片的PCBA三维有限元网格模型,并采用ANSYS软件对PCBA有限元模型进行了随机振动响应分析。结果表明,随着PCB厚度增加,BGA焊点振动疲劳寿命呈现明显提升的趋势,当PCB厚度由1.2 mm增加到2.2 mm时,BGA焊点振动疲劳寿命N由45363大幅增加到557386;合理的芯片安装间距能够明显增加焊点振动疲劳寿命,特别是当芯片安装在靠近固定约束并处于两个约束对称中间位置时;当PCBA的第一阶固有频率位于随机振动谱最大幅值对应的频率区间时,BGA焊点的振动疲劳寿命会明显降低。     

基于Atmel微控制器的小型数据测量系统的实现

随着无铅焊料应用的普及,无铅焊料焊点的可靠性问题显得尤为重要。美国AT＆T的HAnthony Chan认为电子产品的失效主要源于元件问题、设计不良和组装过程。电子器件服役时,在环境温度变化（或功率循环）时由于芯片与基板、元器件与印制电路板材料热膨胀系数的差异，在焊点内产生热应力而造成焊点的疲劳损伤；相对于服役的环境温度，焊料自身熔点较低，随着时间的延续，产生明显的黏性行为而导致焊点的蠕变损伤。     

点胶球形阵列封装组件机械弯曲可靠性研究

本文对比了两组经不同材料充胶的BGA组件和一组未充胶BGA组件在机械弯曲中的可靠性,包括三点弯试验和机械弯曲疲劳试验。结果发现在机械弯曲可靠性试验中,U1、U2材料的填充均能提高焊点的机械弯曲可靠性,并且U1的效果更好。通过对试样剖面显微观察,发现在用U1充胶的样品中,失效发生在焊点、PCB板处;而在其它两组样品中,失效发生在焊点、PCB板和铜焊盘三处。     

PBGA封装焊点寿命影响因素的有限元分析

为明确PBGA焊点设计及环境温度参数对其可靠性影响,利用有限元软件ANSYS分析了温度循环、焊点材料、焊点高度与直径、PCB板的厚度、刚度、热膨胀系数(CTE)对焊点寿命的影响.焊点采用了Anand本构关系描述,寿命预测采用Darveaux模型.研究结果表明,温度循环的范围变大焊点寿命变短,保温时间缩短能增加焊点寿命;经过优化的焊球,寿命会增加;PCB板越厚,焊点寿命越短;PCB板的杨氏模量越大,焊点寿命越长.