BGA焊點(diǎn)剪切性能及界面結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、BGA（球柵陣列，Ball Grid Array）封裝是適應(yīng)當(dāng)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(diǎn)在于能夠?yàn)樾酒哂懈呙芏菼/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(diǎn)的尺寸不斷變小，雖然焊點(diǎn)尺寸在減小，但其所承載的力學(xué)、電學(xué)和熱力學(xué)負(fù)荷卻越來越重，剪應(yīng)力作用下的釬焊凸點(diǎn)的力學(xué)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(diǎn)良

2、好的剪切性能是器件高可靠性的保證。由于對(duì)小尺寸焊點(diǎn)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(diǎn)剪切強(qiáng)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(duì)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(diǎn)。研究了回流焊后、160℃時(shí)效100h、200h焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)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(diǎn)的剪切強(qiáng)度隨著焊球直徑的增大而降低，具有明顯的尺寸效應(yīng)。
　　兩類微焊點(diǎn)焊態(tài)下的剪切斷口形貌表明，焊點(diǎn)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(shì)，但韌窩的寬度和深度變小變淺。時(shí)效試驗(yàn)后，仍然斷裂于釬料內(nèi)部，拋物線型韌窩拉長(zhǎng)，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(shí)效時(shí)

4、間的延長(zhǎng)，相同直徑焊點(diǎn)接頭的界面IMC厚度呈增大趨勢(shì)。焊點(diǎn)尺寸相同時(shí)，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(kuò)散，抑制了IMC的生長(zhǎng)。
　　Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊點(diǎn)界面IMC主要是Cu6Sn5，時(shí)效后有化合物Cu3Sn的生成。Sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni焊點(diǎn)界面IMC層主要是(Cu,Ni)6Sn5，時(shí)效后有薄的Ni3Sn和Ni3Sn4的生成，時(shí)效后