細(xì)間距CSP封裝焊球熱疲勞和焊點(diǎn)機(jī)械彎曲可靠性的研究.pdf

1、新一代計算機(jī)和電子器件以封裝尺寸的最小化和電互連密度的最大化為特征.球柵陣列(BGA)封裝由于它很細(xì)的間距尺寸和很小的封裝外形成為關(guān)注的焦點(diǎn),并被廣泛使用.然而,隨著球柵陣列間距的不斷減小,焊點(diǎn)可靠性問題日益突顯.加速熱循環(huán)測試(ATC)和焊球推拉測試是評估BGA封裝焊點(diǎn)疲勞可靠性的重要方法.在該次研究中,芯片尺寸封裝(CSP)器件被置于循環(huán)條件為-55℃~125℃的熱循環(huán)測試箱中,每隔大約200周的熱循環(huán)后立即對器件進(jìn)行焊球剪切力的測

2、量.通過帶有能量散射X射線能譜儀(EDX)的掃描電鏡(SEM)對熱循環(huán)測試后焊點(diǎn)金屬間化合物(IMC)層和推拉測試后的斷裂面進(jìn)行了形貌、結(jié)構(gòu)和組分的觀察及分析.著重對與熱擴(kuò)散相關(guān)的IMC的形成和生長機(jī)理進(jìn)行了研究,給出了受金屬間化合物生長影響的焊點(diǎn)開裂失效部分和失效模式.同時,采用有限元分析軟件ANSYS對vf-BGA焊點(diǎn)的熱疲勞特性進(jìn)行了模擬,獲取了焊點(diǎn)上的應(yīng)力-應(yīng)變積累和分布的數(shù)據(jù).實驗和模擬的結(jié)果表明,影響熱疲勞負(fù)載下焊點(diǎn)的剪切疲

3、勞強(qiáng)度的因素包括:焊球塑性應(yīng)變能量的積累和分布、金屬間化合物層厚度和微結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致的界面脆性等.使用Darveaux能量疲勞模型并結(jié)合有限元分析中獲得的塑性能量密度數(shù)據(jù),對焊點(diǎn)在不同熱循環(huán)條件下的熱疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)測.熱循環(huán)條件下的裂紋初始化壽命模擬預(yù)測結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)近似.許多研究者已經(jīng)開始了在PCB彎曲條件下焊點(diǎn)可靠性的研究.該文中使用靜態(tài)三點(diǎn)彎曲測試的方法,對六焊點(diǎn)測試板(帶有電監(jiān)測的菊花鏈結(jié)構(gòu))和CSP器件裝配測試板的焊點(diǎn)彎曲可靠