感應(yīng)自加熱(ISHR)重熔BGA凸臺(tái)發(fā)熱機(jī)理研究.pdf

1、釬料凸臺(tái)的制造是球柵陣列封裝(BGA, ball grid array)、芯片尺寸級(jí)封裝(CSP, chip scale packaging)及倒裝芯片封裝(FC, flip chip)等面陣封裝的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的整體加熱方法通常會(huì)使得芯片和樹脂基板受到較大的熱作用，容易引起器件和線路板大的變形，導(dǎo)致互連焊點(diǎn)失效以及后期服役過程中可靠性差。無鉛釬料在微電子互連制造中的應(yīng)用更加加劇了上述影響。感應(yīng)自加熱方法具有三維選擇性加熱、加熱集中

2、、加熱速度快、潛在的加熱效率高、由材料熱膨脹系數(shù)不同引起的變形小的特點(diǎn)，有助于解決上述問題。
　　本課題研究的目的在于確定感應(yīng)自加熱重熔工藝參數(shù)區(qū)間，分析重熔過程中的溫度變化特點(diǎn)和冶金反應(yīng)，建立了計(jì)算焊點(diǎn)實(shí)際發(fā)熱功率的熱物理模型，為感應(yīng)自加熱方法的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　　(1)分析了感應(yīng)自加熱方法的加熱原理，并且總結(jié)了實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和技術(shù)特點(diǎn)。
　　(2)實(shí)施了釬料凸

3、臺(tái)感應(yīng)自加熱重熔工藝試驗(yàn)及質(zhì)量分析，實(shí)驗(yàn)表明共晶Sn3.5Ag釬料可以在較大參數(shù)區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)重熔，而且可以獲得外觀質(zhì)量良好的釬料凸點(diǎn)。結(jié)合溫度變化曲線，分析了感應(yīng)自加熱重熔方法的局部加熱的特點(diǎn)。通過實(shí)際器件的互連實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了該方法的應(yīng)用可行性。
　　(3)結(jié)合不同工藝條件下溫度變化曲線和釬料焊盤體系不同部位的溫度變化曲線，分析了感應(yīng)自加熱重熔的溫度特征。建立了焊點(diǎn)發(fā)熱功率的熱物理模型，并計(jì)算了溫度變化趨勢(shì)。
　　(4)分析了感

4、應(yīng)自加熱重熔過程。釬料凸臺(tái)首先在界面處局部熔化，然后外表面開始熔化，液態(tài)釬料聚集在焊盤表面，潤濕鋪展進(jìn)而發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)連接。加熱過程的主導(dǎo)因素為釬料球自身的感應(yīng)發(fā)熱。
　　(5)結(jié)合釬料凸臺(tái)熔化順序，分析了界面反應(yīng)和釬料內(nèi)部組織演化。分析認(rèn)為，反應(yīng)中金屬間化合物(IMC, intermetallic compound)的演化與重熔過程中液態(tài)金屬的流動(dòng)和溫度梯度有關(guān)。
　　本文中實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論反映了實(shí)際感應(yīng)自加熱重熔方法的工藝