基板焊盘的金属层结构对焊接点强度的影响

球栅阵列封装具有高密度、低成本的特点被内存领域广泛采用。在实际的使用过程中由于遭受外界各种形式的机械负载和冲击造成器件失效,典型的失效模式有5类,突出问题是焊点失效,而焊点破裂是失效的主要形式。为了改善焊点的强度,提出了焊球的快速剪切测试以及BGA器件的快速剪切测试方法来检测焊点强度,设计了4种不同金属层结构的基板焊盘,对比了不同基板焊盘的快速剪切强度和失效模式。通过数据分析和失效模式研究,证明含较厚铜层或者镍层的焊盘具有更强的焊接强度。     

堆叠结构BGA焊接可靠性评价方法

设计了基于实时监测菊花链拓扑结构动态电阻的叠层球栅阵列封装(BGA)焊接可靠性评价方法,使用该方法研究叠层器件BGA焊接互连结构的环境可靠性.以基于硅通孔(TSV)技术的BGA互连的硅基双层器件为例,首先通过有限元仿真确定叠层器件各层焊点在-55～125℃条件下的应变和应力,并根据应变和应力将每一叠层焊点划分为敏感焊点和可靠焊点;然后将敏感焊点通过器件键合焊盘、键合丝、TSV、垂直过孔、可靠焊点和PCB布线相连接形成菊花链.由于敏感焊点是菊花链的薄弱环节,可以通过监测菊花链电阻变化来研究叠层器件的环境可靠性,并以此为基础设计了堆叠结构BGA产品焊接可靠性试验系统.该方法简单高效,能快速解决常规失效分析方法无法检测的BGA虚焊接、微小缺陷等问题.     

FeNi合金UBM圆片级封装焊点剪切力研究

FeNi合金与无铅焊料反应速率低,生成的金属间化合物(IMC)较薄,有望作为圆片级封装(WLP)凸点下金属(UBM)层材料.对两种FeNi UBM以及一种Cu UBM圆片级封装样品进行回流、湿热以及预处理实验,并通过推球的方法,对其焊点进行剪切测试.通过断面与截面分析,研究其在不同处理条件下的金属间化合物生长情况,分析其断裂模式.结果表明,FeNi UBM焊点剪切力高于Cu UBM.Fe47Ni UBM与焊料反应生成的金属间化合物较薄,对于剪切力影响较小,而Fe64Ni UBM与焊料反应生成离散的CuNiSn金属间化合物,对于其焊点强度有提高作用,Cu UBM与焊料反应生成较厚的金属间化合物,会明显降低焊点的剪切力.断面分析表明,Cu UBM会随焊球发生断裂,其强度明显小于FeNi UBM.     

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。     

ESPI在板级BGA封装器件焊球失效检测中的应用

球栅阵列封装(BGA)综合性能好,广泛应用于表面贴装.采用电子散斑干涉(ESPI)离面位移光路,在简单机械加栽情况下,对板级组装BGA器件的离面位移进行测量,比较了完好BGA、焊球分层BGA与焊球脱落BGA器件的测量结果.发现焊球有缺陷样品的条纹形状与完好样品相比有明显的差别,ESPI条纹在失效焊点附近发生突变.通过计算ESPI的位移测量值后,可判断BGA焊点的失效位置.结合有限元(FEM)模拟,对位移异常的BGA焊点进行分析.通过将计算结果与ESPI的位移测量值比较,可判断BGA焊点的失效模式.     

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。     

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。     

BGA红外植球技术

BGA(Ball Grid Array)，即球栅阵列封装，是在封装体基板的底部制作阵列焊球作为电路的I/O端与印刷线路板(PCB)互联，广泛应用于各类PCBA中。采用田口方法开展试验设计，对一类球栅阵列封装器件植球方法进行了研究，通过评估焊点推力和焊接界面金属间化合物厚度等参数响应，获得了组装工艺参数对BGA器件植球特征的影响规律。     

TMV POP热翘曲变形及可靠性

研究了穿透模塑通孔(TMV)结构的叠层封装(POP)热翘曲变形及可靠性.采用云纹干涉的方法测量了回流过程中POP上下层球形矩阵排列(BGA)的热翘曲变形.通过加速热循环(ATC)试验和四点弯曲循环试验,分别比较了不同组装工艺的POP BGA在相同的热翘曲变形条件下的可靠性.结果表明,顶层BGA无论浸蘸助焊剂还是助焊膏均能得到优异的可靠性;但底层BGA在四点弯曲循环可靠性试验中,采用浸蘸助焊膏工艺的可靠性明显低于印刷工艺.此外,增加底部填充工艺需要采用热膨胀系数匹配的材料,否则会降低焊点的温度循环可靠性,加速其失效的进程.     

BGA技术与质量控制

BGA(Ball Grid Array球栅阵列封装)是一项已经进入实用化阶段的高密度组装技术。本文将就BGA器件焊点的质量控制作一介绍。BGA检测中存在的问题 目前,对以中等规模到大规模采用BGA器件进行电子组装的厂商,主要是采用电子测试的方式来筛选BGA器件的焊接缺陷。在BGA器件装配期间     

焊膏印刷技术前景展望

元器件的小型化及细间距化带来电子产品的高密度组装,其次高的组装效率及智能化工艺控制导致SMT发生巨大变化.从模板设计、焊膏选择及印刷工艺参数控制等方面对焊膏印刷技术未来发展进行了简单的阐述.     

满足无铅化应用需要的热风整平技术

在PCB组件中，现在仍有超过60％的组件大量采用热风整平（HAL）工艺技术，但人们大多数的研究工作还是针对ENIG、OSP、浸银和浸锡等。无铅化热风整平PCB组件往往会被忽视。那么热风整平技术能否胜任无铅化应用的要求呢？丈章试图予以简单介绍。     

圆片级封装的无铅焊料凸点制作技术研究

对圆片级封装(WLP)的结构设计和关键工艺技术进行了研究;描述了凸点下金属(UBM)层的选择,凸点回流技术,以及凸点的质量控制技术;重点阐述了采用电镀制作无铅焊料凸点的方法.     

超细凸点节距WLP制备关键工艺技术研究

通过优化结构设计,改善厚胶光刻工艺条件,采用凸点真空回流等举措,解决了制备超细节距圆片级封装(WLP)工艺中遇到的技术难题,提升了WLP的工艺技术水平;并将具有更优性能的BCB材料应用于WLP的介质层,成功制备出凸点节距为90 μm和280 μm的样品.研制的样品已通过相关测试和考核.     

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.     

A Novel Mechanism of Embrittlement Affecting the Impact Reliability of Tin-Based Lead-Free Solder Joints

This work addresses a new mode of brittle failure that occurs in the bulk of tin-based lead-free solder joints, unlike the typical brittle failures that occur in the interfacial intermetallics. Brittle failures in the joint bulk result from the low-temperature ductile-to-brittle transition in the fracture behavior of β-tin. The bulk embrittlement of these joints is discussed by referring to the results of impact tests performed on both solder joints and bulk solder specimens. The mechanism of bulk embrittlement is largely explained based on the results of a fractography study performed on the bulk joint failures using scanning electron microscopy.     

提高隔离器焊接可靠性及驻波特性技术研究

高可靠固态功率放大器(SSPA)常采用隔离器来实现较好的驻波特性,为保证隔离器联接焊点能够承受上百次温度循环试验和高量级的随机振动试验,常采用Ω桥进行联接。针对隔离器搭桥焊接后驻波特性恶化的问题进行了设计和试验,提出了改善驻波特性的措施,提高了产品可靠性。论述了搭桥状态的匹配电路设计和焊接搭桥工艺的实现方法,满足了电路设计和可靠性设计要求,并对设计方案和可靠性进行了试验验证。试验结果表明,驻波比(VSWR)得到了较大改善,与搭桥前隔离器直接连接微带线的驻波特性一致,通过了100次-55～85℃温度循环试验和加速度总均方根值为207.1 m/s2的随机振动试验,电性能与可靠性满足设计要求。该技术研究成果为提高产品可靠性和隔离器的安装互连提供了设计依据。     

真空/可控气氛共晶炉在电子封装行业的应用

阐述了真空/可控气氛共晶炉设备的结构与工作原理及其在电子封装行业中的应用与共晶工艺。     

BGA器件焊接合格率的预测模型

在表面贴装技术(SMT)大规模生产过程中,如果能够对焊接合格率进行预测,无疑对提高SMT产品的生产率、产品可靠性及成本控制具有重要意义.以球栅阵列(BGA)器件为例,研究SMT焊接合格率的预测方法.通过统计分析,结合焊点成形软件的方法,建立了BGA器件焊接合格率的预测模型,运用该模型可以找出影响焊接合格率的制约因素.结合仿真技术模拟焊点形态,发现引起焊接缺陷各参数之间的关系,并提出相应的解决方案.