塑料封裝球柵陣列器件焊點的可靠性對比了充膠和未充膠塑料封裝球柵陣列（PBGA）器件在一40°C溫度循環(huán)條件下的熱疲勞壽命，采用光學(xué)顯微鏡研究了失效樣品焊點的失效機制，并分析了充膠提高器件熱疲勞壽命的機制最左側(cè)奸料球左上角處的裂紋長度最長，相應(yīng)地，最右側(cè)奸料球右上角的裂紋也最長，而中間位置的焊球即使在邊角處也只有少量裂紋，并且4個樣品的結(jié)果都一樣。由此可以看出，熱循環(huán)至500周時有的焊球裂紋已經(jīng)接近芯片焊盤的一半，可視為臨界失效。
000周未充膠樣品，亦隨機抽取4個進行剖面。
000周樣品的裂紋情況，即可推斷裂紋由焊球左右兩端萌生，并且隨著熱循環(huán)的進行逐漸向中間擴展。
2.1.2已充膠樣品的焊點壽命為了研究充膠對PBGA樣品熱疲勞壽命的影響，作者還對4個充膠樣品進行了熱循環(huán)），而另一部分組織很粗糙（如箭頭2所示）。局部放大組織如（b）所示。EDS結(jié)果表明：粗糙區(qū)域是錫鉛銀焊料，而組織致密平整的區(qū)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成分分析結(jié)果。
從表2中兩種金屬間化合物的摩爾分?jǐn)?shù)可以推斷出：光學(xué)顯微鏡下靠近芯片焊盤的那層IMC為Ni3Sn2，而靠近焊料的那層IMC為NiSn3.雖然在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(xiàn)有的平衡相圖中有過類似的報道。斷口分析可以得出這樣的結(jié)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(nèi)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(xué)顯微鏡觀察還發(fā)現(xiàn)，不同位置的焊球斷口IMC區(qū)域所占面積分?jǐn)?shù)并不相同。焊球陣列中間位置的焊球中，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(nèi)斷開，如所示。
不同焊球斷口形貌斷口分析發(fā)現(xiàn)斷面包含兩個IMC區(qū)域，說明有的裂紋沿著芯片焊盤附近焊料內(nèi)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(huán)的進行逐漸沿該界面向中間擴展。界面處裂紋的萌生和擴展是應(yīng)力應(yīng)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(xué)和力學(xué)因素共同作用的結(jié)果。
致謝盛玫、于麗紅小姐和肖克來提博士曾協(xié)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建議，在此向他們表示衷心的感謝！
3結(jié)論內(nèi)已有裂紋產(chǎn)生，不能滿足某些領(lǐng)域?qū)ζ骷母呖煽啃砸蟆?/span>
2）充膠可以使熱應(yīng)力在焊點陣列內(nèi)均勻分布，并大大降低最大應(yīng)力值，從而改善PBGA的熱疲勞壽命，實驗表明即使經(jīng)過2000周的溫度循環(huán)，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位置，裂紋萌生位置和擴展的遍度也不相同。
當(dāng)前位置：
恒生微信公眾平臺