電路板級封裝粘接材料對CTBGA組件焊點可靠性的影響.pdf

1、隨著歐盟有害物質(zhì)限制(RestrictionofHazardousSubstances，簡稱RoHS)指令和我國《電子信息產(chǎn)品污染防治管理辦法》的實施，電子產(chǎn)品已全面進入無鉛時代，薄型球柵陣列(ThinChipArrayBallGridArray，簡稱CTBGA)等先進封裝的尺寸更小、焊點間距更窄，再加上無鉛焊點本身的易碎性，注定必須使用電路板級粘接材料來釋放應力，為元件提供長期保護。強大的市場需求驅(qū)動粘接材料技術逐步提高，越來越多的粘

2、接材料被研發(fā)。為了實現(xiàn)基于粘接材料技術的特定電子產(chǎn)品可靠性提升最大化，不同類型粘接材料對焊點可靠性的影響成為亟須進行的研究工作。
　　本文對當前業(yè)界常用的八種粘接材料(涉及底部完全填充、底部部分填充、邊沿綁定和角落綁定四種粘接方式)對CTBGA組件焊點的機械彎曲、剪切、溫度循環(huán)和跌落可靠性進行了研究，取得如下成果：
　　(1)可靠性試驗表明上述粘接材料對焊點的機械彎曲、剪切和跌落可靠性分別有平均29.7％和27.0％和60.

3、0倍的改善：而對溫度循環(huán)可靠性則有32.7％的弱化作用。機械可靠性的改善得益于材料對機械應力的緩沖或吸收效應；而材料熱膨脹系數(shù)(簡稱CTE)在高于其玻璃轉(zhuǎn)換溫度后的急劇增加，使其與PCB以及焊點的CTE失配并最終導致焊點過早失效。
　　(2)對可靠性試驗后樣品的失效分析試驗顯示，機械彎曲試驗中的焊點失效區(qū)域在可動鐵砧左右兩側(cè)呈對稱分布，焊點的斷裂位置絕大多數(shù)發(fā)生在PCB焊盤和PCB基材界面；剪切試驗試驗中焊點的斷裂位置多集中在PC

4、B焊盤和PCB基材界面以及元件焊盤和焊點界面，且呈現(xiàn)隨著粘接材料使用量的增加逐漸由以前者為主向以后者為主轉(zhuǎn)化的趨勢；跌落試驗中焊點的斷裂位置多集中在元件焊盤和焊點界面；而溫度循環(huán)試驗中的焊點斷裂位置則多發(fā)生在靠近PCB焊盤和元件焊盤的焊點中，并呈現(xiàn)出不同于前三者脆性斷裂形式的疲勞斷裂形式。
　　(3)通過有限元模擬了焊點在上述可靠性試驗中的應力應變狀態(tài)，基于3D有限元的彈性，塑性和蠕變模型印證了上述斷裂位置存在的應力集中現(xiàn)象。