BGA焊點剪切性能及界面結(jié)構(gòu)的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、BGA(球柵陣列,Ball Grid Array)封裝是適應當前電子封裝技術(shù)朝輕薄短小多功能方向發(fā)展的一種新型技術(shù),它的優(yōu)點在于能夠為芯片具有高密度I/O(輸入輸出input/output)端提供可能性。尤其是近年來,微電子產(chǎn)品的不斷小型化使得電子封裝間距以及封裝互連焊點的尺寸不斷變小,雖然焊點尺寸在減小,但其所承載的力學、電學和熱力學負荷卻越來越重,剪應力作用下的釬焊凸點的力學性能變化已經(jīng)成為電子器件電路失效的重要原因。因此,微焊點良

2、好的剪切性能是器件高可靠性的保證。由于對小尺寸焊點的失效斷裂形式研究較少,所以有必要深入分析不同尺寸微焊點剪切強度的規(guī)律、斷口形貌與界面結(jié)構(gòu)的差異。
  本文以Sn-3.0Ag-0.5Cu釬料為研究對象,焊球直徑分別為200μm、300μm、400μm、500μm,將其分別在Cu焊盤上和鍍鎳Cu焊盤上制作兩種微焊點。研究了回流焊后、160℃時效100h、200h焊點的剪切強度、斷口微觀形貌及界面結(jié)構(gòu)變化規(guī)律。
  Sn-3.

3、0Ag-0.5Cu/Cu和Sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni微焊點的剪切強度隨著焊球直徑的增大而降低,具有明顯的尺寸效應。
  兩類微焊點焊態(tài)下的剪切斷口形貌表明,焊點均斷裂于釬料內(nèi)部,呈韌性斷裂方式,韌窩呈拋物線形。隨著焊球尺寸的增大,斷口處的韌窩數(shù)量呈增多趨勢,但韌窩的寬度和深度變小變淺。時效試驗后,仍然斷裂于釬料內(nèi)部,拋物線型韌窩拉長,韌窩數(shù)量減少,韌窩深度變淺,材料的塑性韌性下降,但仍呈韌性斷裂方式。
  隨著時效時

4、間的延長,相同直徑焊點接頭的界面IMC厚度呈增大趨勢。焊點尺寸相同時,在Ni基板上形成IMC層厚度明顯比在Cu基板上形成IMC薄,說明Ni元素阻擋了Cu、Sn原子之間的相互擴散,抑制了IMC的生長。
  Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊點界面IMC主要是Cu6Sn5,時效后有化合物Cu3Sn的生成。Sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni焊點界面IMC層主要是(Cu,Ni)6Sn5,時效后有薄的Ni3Sn和Ni3Sn4的生成,時效后

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