塑料封裝球柵陣列器件焊點的可靠性
000周未充膠樣品,亦隨機抽取4個停止剖面。
000周樣品的裂紋狀況,即可推斷裂紋由焊球左右兩端萌生,并且隨著熱循環的停止逐漸向中間擴展。
2.1.2已充膠樣品的焊點壽命為了鉆研充膠對PBGA樣品熱疲勞壽命的影響,作者還對4個充膠樣品停止了熱循環),而另一部分組織很粗糙(如箭頭2所示)。部分放大組織如(b)所示。EDS結果標明:粗糙區域是錫鉛銀焊料,而組織致密平整的區域為金屬間化合物,并且器件端和基板端的IMC成分并不一樣。表2所列是器件端和基板端IMC成分剖析結果。
從表2中兩種金屬間化合物的摩爾分數能夠推斷出:光學顯微鏡下湊近芯片焊盤的那層IMC為Ni3Sn2,而湊近焊料的那層IMC為NiSn3.盡管在2000周未充膠樣品斷口形貌圖表2器件端和基板端IMCSn,Ni元素含量現有的均衡相圖中有過相似的報道。斷口剖析能夠得出這樣的結論:裂紋有兩種擴展機制,有的裂紋沿著芯片焊盤附近焊料內部的粗大晶粒擴展,有的則沿著兩層金屬間化合物的界面擴展。由于Ni3Sm和NiSn3界面相對平直,因而斷口致密平整。
另外,光學顯微鏡察看還發現,不同地位的焊球斷口IMC區域所占面積分數并不雷同。焊球陣列中間地位的焊球中,IMC所占斷口面積比例較大,而陣列邊緣部分的焊球焊點主要是在界面附近的焊料內斷開,如所示。
不同焊球斷口形貌斷口剖析發現斷面包含兩個IMC區域,闡明有的裂紋沿著芯片焊盤附近焊料內部的粗大晶粒擴展,有的則沿著兩層金屬間化合物的界面擴展。
裂紋萌生由焊球近硅芯片界面處的左右兩端萌生,隨著熱循環的停止逐漸沿該界面向中間擴展。界面處裂紋的萌生和擴展是應力應變集中、焊料組織粗化、脆性金屬間化合物的生成等各金屬學和力學因素獨特作用的結果。
致謝盛玫、于麗紅小姐和肖克來提博士曾幫助作者做掃描電鏡實驗;另外,肖克來提、張群、程波三位博士還給作者提出許多有價值的倡議,在此向他們表示衷心的感謝!
3結論內已有裂紋產生,不能滿足某些領域對器件的高牢靠性要求。
2)充膠能夠使熱應力在焊點陣列內平均散布,并大大降低最大應力值,從而改善PBGA的熱疲勞壽命,實驗標明即使經過2000周的溫度循環,除了界面附近的組織粗化之外,焊點沒有開裂的跡象。
3)不同的焊球、甚至同一焊球的不同地位,裂紋萌生地位和擴展的遍度也不雷同。ElectorPublishingieo1免byoire.aM貓(編輯楊兵)