塑料封装球栅阵列器件焊点的可靠性
000周未充胶样品,亦随机抽取4个停止剖面。
000周样品的裂纹状况,即可推断裂纹由焊球左右两端萌生,并且随着热循环的停止逐渐向中间扩展。
2.1.2已充胶样品的焊点寿命为了钻研充胶对PBGA样品热疲劳寿命的影响,作者还对4个充胶样品停止了热循环),而另一部分组织很粗糙(如箭头2所示)。部分放大组织如(b)所示。EDS结果标明:粗糙区域是锡铅银焊料,而组织致密平整的区域为金属间化合物,并且器件端和基板端的IMC成分并不一样。表2所列是器件端和基板端IMC成分剖析结果。
从表2中两种金属间化合物的摩尔分数能够推断出:光学显微镜下凑近芯片焊盘的那层IMC为Ni3Sn2,而凑近焊料的那层IMC为NiSn3.尽管在2000周未充胶样品断口形貌图表2器件端和基板端IMCSn,Ni元素含量现有的均衡相图中有过相似的报道。断口剖析能够得出这样的结论:裂纹有两种扩展机制,有的裂纹沿着芯片焊盘附近焊料内部的粗大晶粒扩展,有的则沿着两层金属间化合物的界面扩展。由于Ni3Sm和NiSn3界面相对平直,因而断口致密平整。
另外,光学显微镜察看还发现,不同地位的焊球断口IMC区域所占面积分数并不雷同。焊球阵列中间地位的焊球中,IMC所占断口面积比例较大,而阵列边缘部分的焊球焊点主要是在界面附近的焊料内断开,如所示。
不同焊球断口形貌断口剖析发现断面包含两个IMC区域,阐明有的裂纹沿着芯片焊盘附近焊料内部的粗大晶粒扩展,有的则沿着两层金属间化合物的界面扩展。
裂纹萌生由焊球近硅芯片界面处的左右两端萌生,随着热循环的停止逐渐沿该界面向中间扩展。界面处裂纹的萌生和扩展是应力应变集中、焊料组织粗化、脆性金属间化合物的生成等各金属学和力学因素独特作用的结果。
致谢盛玫、于丽红小姐和肖克来提博士曾帮助作者做扫描电镜实验;另外,肖克来提、张群、程波三位博士还给作者提出许多有价值的倡议,在此向他们表示衷心的感谢!
3结论内已有裂纹产生,不能满足某些领域对器件的高牢靠性要求。
2)充胶能够使热应力在焊点阵列内平均散布,并大大降低最大应力值,从而改善PBGA的热疲劳寿命,实验标明即使经过2000周的温度循环,除了界面附近的组织粗化之外,焊点没有开裂的迹象。
3)不同的焊球、甚至同一焊球的不同地位,裂纹萌生地位和扩展的遍度也不雷同。ElectorPublishingieo1免byoire.aM猫(编辑杨兵)