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倒装焊底充胶分层与SnPb焊点热疲劳的可靠性

  倒装焊底充胶分层与SnPb焊点热疲劳的可靠性_材料科学_工程科技_专业资料。倒装焊底充胶分层与SnPb焊点热疲劳的可靠性

  第 3 6卷 2 000 年 第1 0期 l 月 0 金 属 学 垃 A CTA ETALLURG I M CA N I SI CA V0 .6 1 N O 1 3 .0 0c o e t b r2 0 0 0 倒装焊底充胶分层与 S P n b焊点热疲劳的可靠性 张 群 谢 晓 明 陈 柳 王 国忠 程兆 年 、 — — ——任 霸 辆 睡 技术有限公司 .上海205) 000 摘要 采用实验和有限元模拟.研究丁底充腔舟层和 S P n b焊点的可靠性.结果表明,底充腔分层易发生在芯片 /底充瞪界 面边缘处,当底充腔与芯片牯合强度较弱时.底充瞪的早期分 层是焊点中裂纹萌生扩 展从而导致失效的直接原固 当底充咬与芯片 粘合强度较强时, 层可以削弱底 充胶对焊点的机艟耦台作用,从而影响焊点的热循环寿命 此 时,焊点热疲劳裂纹是焊 失效的 分 直接原因. 关键词 盖焊 基 堕 一 垄 , 中图法分娄号 生皇墨 恐 : . 盟 丁 u 鼍 了 T 2 . G1 1 文献标识 码 A 文章编号 0 1- 9 1 001 17-5 G4 51 T 1 . 8 42 16 ( 0 )  ̄ 02 0 2 ( U N D ER FI LL ELA M I AT I N N D HER M A L D N o A T F ATI U E G RE LI B I TY F N — A LI o TI _ LEA D SoLD ER Jo I T F N o FCo B ZHANG Qu . E a mi .C N u n XI Xi o ng HE Li.WANG i z o g HENG a na G 4 h n .C 0 Zh a in Da r e Chr se M c no o y Co ialr y lrSI Te h l g Lt S ng iI s iu eofM e a lr y. h d ha han tt t t lu g T eChie eAc de y o Sce e . an  ̄ n s a m f inc s Sh gh 2 0 0 0 05 C r e p n e t HANG o r s o d n :Z n e ,f Ⅱ c ? r ¨ 5 1 7 — 5 5 Fa :(2 ) 2 3 2 3 ∞ 00 80  ̄ x 0 16 11 3 , E- a l " e tv sm . n c1 m i: @is w.i ( .7 i M a s r pt r c i e 20 0 03 7 n r v s dor 0 0 ̄3 —1 nu c i e e v d 0 - —1 i e i e f m 2 0 6 B ABs TRACT T e h r lai elei f i— d(n bodr ons a e ral icesd h ema ft u ft o n ka S P 1 le it c nb et rae t g i me t s j g yn b p ligu d rle cpua ti fpcinb ad (C )asmb H w vr t eu d rld — ya pyn n efl n a sln ihpo o r F OB s i nl e l o e e、h n efl e y i l m i a i n c u d c r e po digl e c h ei b lt fs l e ont .By c n a n to o l o r s n n y r du et e r la iiy o o d r{ i s o duc i he m a y hn tng t r l c g c t s n 丘 t lm e t s e ta d e ee n i lto h n e f d l mi t n a d t eS Pb s l e o n ei b l ywe e mu a i n t eu d r  ̄ ea na i n h n o d ri i tr l i t r i o a i i v s i a e h s s u ) Th e ut h w t a h d r U d l mi a in iii  ̄ s a h d e o n e tg t d i t i t d ' n e r s ls s o h t t e ma e f e a n t n ta e t t e e g f i o ; ci/ n erlnefcI eu dr lddn t a eag o d ee coteci. h t urc hp u d tlitr e f h n efl i o vo da h r ethhp tef i e ak i a t i h n ag c i t to d p o a a in ih od rj it,whc e d t e sl eo to fi s o l ec u e ni a in a rp g to n t e sl eon s i n ih la h od rj i st al h ud b a s d n . d r c l y t e i c p e t t d r U d lm i a i n I t e u d r l h d a g o d e e c o t e c i ie ty b h n i in r e f e a n to . f h n e f l a o d a h r n e t h h p a i i . . t e me h n c l o p i g e e to eu d r l c u d b a e e y t eu d r l d l n a: n whih h c a ia u l f c ft n e f l o l ewe k n d b h n e f l e e i lo c n h i i a n i c s o ln u n e ftme ft e s leon s mo e v r h o n t fi r I d h ud b h h u d i f e c d le i s oh od rj it , ro e,t ed mia al e 1O e s o l et e l i n u T ft u r c h od rjit. ai eca ki t es leon s g n KEY oRDs ihp a smb v u d r  ̄, n od rjit d lmia in t ema tg e W ap c i s e I, n ef S Pb sl e n , ea n to . h r l a iu i o f 随着 电子和 信息产业 的迅猛 发展, 成 电路 芯 片的封 集 装技 术 向高 密度 ,高速度 、小体 积方 向发展 .以封装 密度 高,高频性 能好 为特点 的倒装焊 封装技 术开 始受到 广泛的 S Pb焊 点上将 加载周 期性应力 应变 ,导致焊 点热疲 劳失 n 效.底 充胶材料 能有效 缓解 芯片与 基板的热 嘭胀 失配,改 变焊点 中的应 力分布 , 从而 明显提 高倒装焊 S Pb焊点 的 n 关 注, 预计倒 装焊技 术将成 为未来封 装技术发展 的主流 … 典型的 倒装焊结 构如 图 1 示.由于 芯片与基 板热 a所 膨胀 失配致 使封 装体 系在 环境温 度起伏 或功 率耗散时 , 热疲 劳寿命 研究表 明 [ 4 当底 充胶材 料具有与 焊球相 2 J - , 匹配的热膨胀系数 () n 、较高的玻璃化转变温度 ( )和 目 适当的弹性模量 ( 时焊点的热疲劳寿命能提高 1 2 E) 个数量 级.在倒 装焊封 装体 系内,芯 片 /底 充胶 界面的边 缘 容易 形成高应 力区, 使芯 片 /底 充胶界面 产生分层 .另 中蓥合作课题 收 到 韧 穑 日期 : 2 0 0 — 7 牧 到 修 改 精 日期 : 2 0  ̄ 6-6 0 0-3 1 . 0 00- 1 作 者 简 舟 : 张 群 .女 . 1 6 年 生 .讲 师 97 博 士 生 外, 热循环 过程 中芯 片与底 充胶牯 合强度 的降低也 易于 在 引发 底 充胶 /芯片 界面 分层 底 充胶 分层 影响焊 点 的热 疲 劳寿命,从 而降 低 电子产 品的服 役时 间 近年 来,围绕 1期 0 张 群 : 装 底 胶 层 nb 点 疲 的 靠 等 倒 焊 充 分 与S 焊 热 劳 可 性 P 毫 1 底 充腔材料性能 Tabl M ec n c lpr pe te fu e SI e1 ha i a o riso nd r 1 ! 1 、30 pu lf r e o m m × 2 r hi 0 N l o c n a 2 am c p. 2 0 N l o c Ⅱ a 2m m × 2 m m hi 12 0 pu lf r e 0 c p S od r on le it J 样 .其 中 A 组试样 使用 UA型 的底 充胶 , B 组试样 使用 UB型 的底充 胶, C 组 试样 无底 充胶 12 热 循环 实验 . 热 循环 实验的温度 范 围为 5 - l 5℃ . 5 2 循环周 期为 6 n cc 0mi/y,其中、高低温驻 目时间均为 2 n 升降 5mi, 温 时 间均 为 5mi 采 用电阻法检 测焊 点失效 时,当芯 片 n 室温 电阻 的升高大 于 1% 时 认为焊 点失 效.在热循 环过 0 程中每隔约 10cc 利用高频 (3 5y 、 20MHz )超声显徽镜 圈 l 倒 装焊 封 装 体几 何 掏 型 和 有 限元 模 拟 网格 F g 1 c e t lsrt nf ) n n e l n s i. S h ma l i utai a a d ̄ i e cl o t e me t meh f ) f h . c in b ad( CO ) b o e p h po o r F B t a 0 一 c Ⅱ e Ⅱ e £c e t r o it r a e f b ndi G — e o ng A. B~ k u d  ̄ h a r g t of f n e fc o i t ra e 检测底充胶分层和焊点热疲劳裂纹.记录分层 比率 ( 即单 个封装分层区域占 面积的比) 并对失效样品进行 s M . E 分 析. 2 实验结果 2 1 焊 点的 热循环 寿命 . 热 循环 实验结 果表 明, C 组 无底 充胶试 样焊 点的 平 均 热 循环寿 命仅 为 8y , 充 UA 和 UB 型底 充胶试 7c c 填 样 的 A, 组 焊点平均 热 循环寿 命分 别为 2 6 B 3 8和 1 8 2 1 cc 焊点 寿命分 别提 高 2 y, 7和 l 3倍 2 2 分 层位置 . 倒装焊 焊点 可靠性 的研究 一直很 活跃, 普遍 认为倒装 焊焊 点失效 的 主要原 因是底充 瞍分基 , 即底 充瞍分 层的 产生导 致焊 点的裂纹 萌 生并扩 展,使焊 点失效 J .有些研 究则 认为 , 点 失效机 制 与底充 胶材料 性能有 关,有时 焊点失 焊 效时并 未 产生底 充胶 分层 【 J 因此 对底 充胶分层 与 SP n b焊 点 失效 的相关 性仍 未有清 晰的认识 ,其 中一个重 要原 因是对焊 点 裂纹的萌 生、扩 展,底 充胶 的分 层 、 播 传 等缺 乏精细 的研 究,更缺乏 综 合性的 实验研 究 本文对 一种倒 装焊 封装进 行 了温度循环 实验. 利用 高 频超声 显微镜 和 电学测 量, 检测 热循环 过程 中底 充胶分 层 以厦焊 点热疲 劳失效 过程,结 合有 限元 模拟结 果,分析底 充腔分 层 与焊点可 靠性 的关 系. 可见、使 用底充 胶 能 显著 提高 S Pb钎料焊 点的 热循环 寿命 . n 图 2 , 出了试 样热 循 环后的典 型超声 图像.图 2 ab给 a 中、 数据 窗 口选 择在芯 片 /底充胶界 面,可观 察到围绕焊 点 的 白色 区域是底 充肢 分层 ;当数 据窗 口为 底充胶 /衬 底界面 ( 2 ) 图 b 时、可以观察到这些 白色区域全部变为黑 色 分屠界面 阻挡 了超 声波的 穿透 上层 界面 的分 层 ( 白 色J 下层界 面形 成投 影 ( 在 黑色 ) .因此,底 充胶分 层发 生 1 实验方 法 1 1 样品制备 . 位置靠近芯片,为芯片 / 底充胶界面边缘. 2 3 焊点 裂纹萌 生与扩 展 . 实验 芯 片尺 寸 为 6 11 56n 9 . 1 1 . im, 6个 6 S 4P 41 × 1 0 n0 b 焊 球分布 在 芯片 四周、焊 球 间距 为 23 m. 0 实验基 板采 用 F 材 料 印刷 电路板,焊 区为镀 A N 铜 焊盘.芯 R4 u/ i 片与基板 的焊 接采 用回流焊 工艺 、 基板线 路设计使 所有焊 点 串联,通过 测 量回路的 电阻对 焊 甍失效进行 监测 . 两种底 充胶 材料参数 见 表 1 底 充胶 材料充填 时,将 . 基板 加热至 6 0℃、沿芯 片一侧 边缘 注入底 充胶,约 2 0S 后,底 充胶 充满整个 芯 片与基 板问的 空隙 .然后经 1 0℃ 5 图2 c是在相 同扫描参 数 时试样 热循环 若干周次 的典 型高 频超声 图像 对底 充瞍分 层不同位 置 ( Dl和 D2 的 1 焊 点 行 S M 分析 ,结 果如 图 3 对 比图 2 和 图 3 具 进 E . c 有 中等衬 度变 化的焊 点 ( D1处)已经 开始有 微裂 纹萌 生 ( 3)具有较大衬度变化的焊点 ( 处) 图 a; D2 则有裂纹贯穿 整个焊点 【 3 ) 图 2 图 b ; c中衬度无变化的焊点则未发现有 裂 纹存 在.可见,相 同参数下 超声 图像焊 点衬度 的变化 , 与焊 点热循 环裂纹 及扩展 程度相 关, 可 由此 定性估计 焊 井 点 损伤 程度 固化 2 i 出放人氮 气箱 中待 用 0r n取 a 实验 共 制备三组 试 17 04 金 属 学 报 3 卷 6 o' 岛 圈 2 样品经若干热循环后的超声 图像 F g 2 c u t g s e ema c c s sa mn “ e 0 1mm× ? 】 i. A o s ci e i ma f h r l y [ (o r i r 菪 t e g a 14 78 。“ flo1 Ⅱtejtr cfhp u d 耐 I ()ou 。h舳r eon efl 曲e 札 c直0 h ef eo i/ n e b fcs nte T hcf drl s t af l n a e u i/ ( h e unya。 ; i g ig。 eitr cf hpu d rl Dla dD2rp jg w hf q e cc c ma e o n nt ef eo l/ n e l , n e 嘲 ) r f h n a c i f, n 。 j it hm o r tn ihe。 ta trs etv l 。n swk deaea dh g trc n tsep ciey a sl l0d 圉 4 试样热循环寿命 与底充胶持层比率的关系 Fi Co r lto t en l etme a g4 r ea i n be we i i ad uad r l d a - f e f l elm i i a n fs m pls n to o a J e 3 有 限元模 拟o; 要9D 0 芒8 L 篁一c 三∈ 31 有限 元 网格 . 本 文采 用的 2 有 限元 模型 如 图 l并采 用轴 对称 D b 圈 3 6 S 4 Pb焊 点 D 1和 D2的 S 0 ̄0 EM 照 片 单元 考虑结构的对称性, 取结构的 12 / 进行分析 ( 几何 尺寸 已在 图 1a中列 出) 表 2列 出了相关 材料 的弹性 性 . 表 2 材 料的 弹 性性 能 Tabl El s i ope te f m a e i l e2 a t c pr r iso t ras F g 3 E i ∞o S 4 P o e i s i .S M 目 f 0 n 0 bs l r on m 6 d j t D1() n a ad D2 (i b nFic g2 24 焊点热循环寿命与分层比率 . 图 4给 出 了 A 组和 B 组 试样焊 点 热循环 寿命 与底 充胶 分层 比率 的关 系曲线 由图 可见 , A 组试样 失效时 底 充腔分 层 比率 范 围在 08 %一 85 B 组试样 失效 时底 %; 充腔分 层 比率 范 围在 96 .%一 1 .%.B 组 试样底 充腔 分 55 层 比率 明显高 于 A 组 试样,这 与 B 组试 样底 充胶粘合 强 度低 有关 .以上结 果表 明,底 充腔 分层 与焊 点热循环 寿命 有 明显关联 ,但分层 并非 是焊 点失效 的直接 原 因 1期 0 张 群 : 装 底 啦 层 nh 点 疲 的 靠 等 倒 焊 充 分 与s 焊 热 劳 可 P 其 中, ! ! ! 能 ( 性横量 E, 蟛张 系数 和 P si 比 弹 热 os n o 应力 值的模 拟结果如 下: 0. B 和 C 处 的剪应力分别 A, 共晶 6S 4P 0 n 0 b钎 料的 E 值 与温 度有关 ,并近似 成 线性 关 系 模拟 采用 的热循 环加载 条件 与实验相 一致 , 并取 室 为: 0 1. 2反向)902和 4. 3反向) a它们 ,5 6( 9 .6 27 ( 2 MP ; 的名义应力分别为: 0 38 4 。( . 0 . . 3反向) . 8 ̄ ) 0 8 67 ( 2 和 12 a 结果表明.在芯片 /底充胶界面的边缘 864MP 位置 ( C 处) 即 应力值 最大,产生应 力集 中、是底充 胶分 层 开始 的可能 位置 这与 本文 的实验 结果相 哟台. 温作为参考温度 ( 零应力、应变状态) . 32 6 S 4 Pb 钎 料和底 充胶 材料模 型 . 0nO 6S 4P 0 n 0 b钎 料 、 充胶是 电子封 装技术 中广泛 应用 底 的 两类封 装材 料 .由于共 晶 6 S 4 P 0 n 0 b钎 料的 熔点较 低 (8 1 3℃) 在电子 封装的 眼役温 度 【 , 如 5 — 1 5℃) , 5 2 下 其 变形 行为表 现为粘 塑性. 变形与温 度均和 速率有 关 即 本 文采用 统 一型 粘塑性 本构 描述 6 S 4 P 0 n 0 b钎 料 的应力 一 4 讨论 在芯 片 / 充胶 界面 的边缘 位置, 应最大 的剪 切应 底 对 力 4. 3Me ( 27 a反向) 比较两种底充胶材料,除表观粘 2 台强度 ( 1 外, 见表 ) 其它参数非常接近, 从文献 [ 模拟 4 ] 得到的 等值 曲线、材料 参数 E 和 接 近 的底 充胶在 例装 焊 封 装中应 力分布 相近 因此, A 组试 样而言 , 对 底充胶 应 变关 系,其流 动方程 可写 为 p : ( / ) h 1/ 一 R ] QT 1 m ( 1 ) A 粘 台强度 为 7 a 与芯 片表面 粘台 较好 ,当热循 5 MP 式 中, 。为非 弹性 应变率 ; A 为常 数: Q 为激活能 ;m 环进行 时,底 充胶 分层并 未 马上 发 生.只是随热 循环的进 行.芯 片与 底 充胶间 粘台强 度降 低 . 邛J 当粘 合 强度低于 界面应 力时 充腔分 层开始发 生. 底 而底 充咬 u , B 由于粘 为应变速率敏感指数; f为应力乘子 R 为主体常数: 为温度 ; 5为内变量 的演 化方 程可描 述 为 5=hT.)p ( 、 式 中,函数 ^与 温度 、应 力及 内变量状 态有关 () 2 采用上述 合强度为 5 a低于 U )与芯片 /底充胶界面边缘 0MP ( A, 处的最大剪切应力 (273MP ( 4. a反向) 非常接近、因此 2 ) 随着 热循环 的进行 . B 组 试样底 充 腔分层 的发生早 于 A 组试样 , 充胶分 层 比率也 高于 A 组 试样 ( 底 见图 4. 观 )与 察到 的实验现 象完 全吻合 .与 B 组 试样相 比. A 组试样 的底 充胶分 层 比率较 低,而焊 点热循环 寿命较 长.可见底 充胶 分层与焊 失效 显著相关 , 然而本 文作者 认为底充 胶 分层并 非焊点 失效 的直接 原 因. 从实验 结果 发现.A 组 试 样 中各样品底 充胶 分层几乎 同时发 生,并几 乎 同样 的速 粘 塑性 本构 描述 6 S 4 P 0 n 0 b钎 料 .其 相关 材 料参 数详 见 文献 ll 11 . 由于 底充胶 材料是 一种聚合 物材料 , 在玻 璃 化转变温 度 区间 , 其形 变行 为表现 为粘 弹 性实 验采 用底充 瞳的玻 璃 转变 温度 0=15 ℃.玻璃 转变 温度 区间为 10 ℃. g 3 0 根 据简单 热流 变牯 弹性理 论 ,可采 用 Ma w l模型 描述 xe l 其 模量 ( 或应 力)松弛 过程,即 , 率传播 , 但是 各样品 焊点 的热循环寿 命却 不相 同 (6 l 1 5一 G( ∑I0一 ()( ) G 。 3 (= ) G ) Go f ( oe + ()( o ) 式中, G() ( 是模量 ( 剪切模量或体模量)n是松弛单元 : 数; a() a(o 分别是初始模量和稳态模量:c, 0 和 o) 是 间.基于时间 一温度对应原理,约化时间 ( ) ( 定义为 , 十 , 3 5y )寿命相差 10y 1 1 c, c 0 0cc以上 图 5给 出了 A 组 试样底 充胶 分层 比率随热循 环周期 的变 化情况 . 从 另一方面 , A 组试 样焊 点失效 时底 充胶 分层 比率 存在较大 的差 别、 充胶 分层 比率 较低 的样品 并不对应最 底 常数,且 ∑ = : 是各单元松弛时间: e是约化时 1 长的 热循环 寿命 ( A2 : 如 ) 而底 充胶分 层 比率较 高的样品 反而热循环寿命较长 【 A1 A3 如 , ) 显然,底充腔分层并 () J ( / 0 aT 』I I J J () 是 式 中, 。 T= e R 1 / - / , H -( T 1 ) 是时 间迁移 园子: 参 考 温度.采用 Y u g等人 【 J 测定 的模量 松弛主 曲 en ” 所 线,可以 得到底 充胶粘 弹性材 料模型 的参数 . 细结 果将 详 另文发 表. 3. 结 果分析 3 用A Y NS S软件 、 对倒装焊 在热循环 条件 下的 应力 应变 进行 了模拟和 分析 , 本文 限于 篇幅盟给出 芯片 / 底 充胶界面典型位置 O, B 和 c( A, 参见图 1)的正应力 a 和剪 切应 力的模 拟结 果.其 中, 0 为界 面的 几何 中心 、 和 B 分别 为焊 区的 左侧和 右侧 位置. c 为芯片 /底 充胶 界 面的边 缘 位置 在热循 环高 温 1 5℃保 温结束 时 2 图 5 A 组试 样底 充腔 分 屡 比率 与 热 循环 周 期 的 关系 Fi 5 De nd n e o e a i ton pe c t g g? pe e c f d l m r i ren a e m In. 】1 h ro h m a yce f n p e e ft er lc l ̄ ors  ̄ ls No 1 A 4 A 一 17 06 金 属 学 报 3 @ 6 不 是焊 点 失效 的主 要原 因. 由图 5可 以看 到,底 充胶分 层最早开 始 于 10y .由 A 组试 样各 样品超 声 图像 可 3 9c c 知,在热循 环 98cc时,所有 样品的部 分焊点 已经开始 4 y 有裂纹萌 生并 扩展,因此 ,焊点裂纹 的 萌生早 于底充 胶分 层的发 生 由此 ,在 本实验 中底 充胶 分居 也不是 导致焊 点 从而为分析底充胶分晨与焊点可靠性提供了必要的实验 结果 (] 3 在热循环过程中 分层发生在芯片/ , 底充胶界面 边 缘处,与有限 元模拟 结果 相吻合.粘合强 度高的底 充睦 材 料分晨 不易发 生,而且对 应较 高的热循 环寿命 裂纹 萌 生的直接 原 因 底 充胶普遍 被认 为能重 新分布焊 点应 力, 而提 高焊 从 点的热循 环寿命 , 然而 ,图 3显 示样品 中有些焊 点 已经有 微裂纹 贯穿,但 是 电测量 显示 并未 失效,由此 可以推 断, 机 械耦合 作用是 底充胶 的另一 重要作 用.由于底 充胶 的耦 () 4 当底充胶和芯片枯台足够好时焊点热疲劳裂纹 的萌生和扩 展先于底 充胶分 晨的发 生, 因而是焊点 失效的 直接 原 因 此外,底 充胶 除影 响焊 点 中应 力分布 外,还对 焊 点起到 机械耦 合作用, 充胶 分层及 扩展能 削弱该耦 合 底 作 用,从而 影响焊 点的可 靠性. 合作 用,在一定程度维持 了有裂纹 ( 或者开裂) 焊点的电 性 能,使其 能经受 更多 的热循 环过程 ,直至耦台 作用 的减 弱最终导致 焊点 电失效 . 底 充胶分层 的发生和 传播是减 而 弱这 种耦 合作 用的直接 原 因,并且表现 为对焊 点寿命 的影 响, A 组和 B 组 试样 的热 循环寿命 的差异 正是这 种耦合 作用差别 的反 映. () 5 底充胶与芯片粘台强度较差时,底充胶的早期分 层 可以导致 焊点裂纹 萌生,因而 是焊 点热疲 劳失效 的主 要 原 因 参 考文献 【 u i E JEet akg 19 12 : 1 hr . l ca, 9 8 10 1 】S cP [ S raaa ̄ a D  ̄i Ga , C e 2 uy n r)n ,t a R, l T P Mc r ̄y JM _ o l I E 、 Co o b is d8 EE w mp r Hy rd f n t 28 1 综合 文献和 本文 的实验结果 可 以发现, 充胶分 晨对 底 于焊 点可靠性 在 不同情况 下作用 不 同, 现出两种 主要的 表 失效 模式 . 首先 , 底 充胶 与芯 片枯 台强度 很低, 若 则容 易发 生早 期分层 ,若分层发 生 在焊点 的 四周,则 分晨 可以导致 h o 9 l 4 n L 1 9 ;1 : Doi .Hia o N , k a TH iut Y , K rn O ad r a Sud TI M i r o ntJ c Elc e t Pac  ̄ ,1 9 k 9 9 6;1 9:2 1 3 焊 点裂纹萌 生并 进而导致 焊 点失效 .在此 情形下 ,底 充胶 分层是 焊 点失效 的直接原 因 其次 , 底 充胶 与 芯片枯合 若 强度很 高 焊点 热疲劳 损伤 的不断 累积 将导致 焊 点的裂纹 萌生 及扩展即使裂纹 贯穿 整个焊 点,由于 底充胶 材料的 机械耦 合作 用, 点不 一定会 立 即失效,而底 充胶 分层的 焊 [ G kl V,G hn A B Ame J I E rn C m o 4 et _ n 。 e , s . E E Ta  ̄ o p n Pa k g M a ca n Te h c nol 99 20 1 ,1 7; :3 7 [ yahrJB L n arm i J I E q N ste , u dto P Lu E E Pa k gM a T c n L 1 9 ; 1 8 ca n eh v 9 8 2 :2 1 5C mp n o o [ 6 _Ma ec E S kryv S d ni , haae ,Ma aa J EetP ca, h jn R lc akg 1 9 ;1 0:3 98 2 36 发生和传播将减弱这种耦合作用最终导致焊点电失效. 在 这 种情 况下, 点的热 疲劳裂 纹是导致 焊点 失效的 直接 原 焊 因.由于倒 装焊 工艺 的特 殊性 ,实际的 实验现 象大 多介 于 这 两种 情形之 间,从而 使得焊 点热疲 劳过程 中出现 更复杂 【 ’ l yG. el , cueS I E o p n 7 Mal Gi e J Mah g E E nn5C m o ]0 e  ̄r P ca z k gM a T c r 94; 7 2 5 n eh  ̄L 1 9 l B: 4 DoiH ,Kawen ,Ya u IS o LoK s k wa A at TJ E e t Pa k g c ca, l 1 9 ;l 0 22 9 8 2 :3 的失效 模式 5 结 论 【]  ̄oa 9 GaltD, Metn C A v Mi ol t n 19 ; l d c ee r . 9 7 o r co J l/ g s : 2 uy Au u t 2 【 】R s Ca snR A,h d akg 19 ; 1 0 os JM. ] o Ims W A sP ca. 9 9 n o w D J ua y:4 n a r 8 ()采用底充胶 uA和 uB焊点的热循环寿命 比未 1 采 用底 充胶焊 点 的热循 环寿命 分别提 高 了 2 和 l 7 3倍 [1 Z uQ N  ̄' g , h n . u . c Me l 1】 h , a GZ C eg N L o n Z L tl a 2 0 6:9 0o :3 3 使用枯台强度较高的底充胶 uA 可以更有效地提高倒装 , 焊 S Pb焊 点的热循 环寿命 n ( 朱奇农. 王国忠.程兆年,罗 乐 金属学报 20 ;6 9 ) 0 03 : 3 【 】Y u gT S Y e M Sn Mo Ⅲ E rE∞ 1 2 e n , un M F e d me l Pac g 99 1 :l 1 ka .1 61 7 0 () 2 利用高频超声检测.既可以有效探测底充胶分层 的产 生及 传播 , 可 以定性 估 计焊点 裂纹的 萌生及扩 展, 也 [ ]" a Qus dD L S m k I E s 1 t nS K, et , a ma m B G E E Ta 3 ' t a n Co a o Pac a M a r p n k9 n Te h l 9 912 c no,l 9 2:51 9

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