Ni-B/Ni-P焊盘结构对CBGA植球焊点性能的影响
发布时间：2021-01-28 13:14
化学镀镍工艺因其无需掩膜、区域选择性好和非电镀等特点,被广泛应用于电子封装工业中的沉积工艺。研究了陶瓷球栅阵列（CBGA）封装中Ni-B/Ni-P焊盘镀层结构对焊点性能的影响。结果表明,高温老化过程中,焊点界面金属间化合物（IMC）厚度的增加与老化时间的平方根呈正比关系,Ni-P焊盘与Sn Pb之间形成的金属间化合物呈片状或块状,而Ni-B焊盘与Sn Pb焊料之间形成的金属间化合物呈鹅卵石状,Ni-B焊盘上焊点界面IMC更厚、生长速率更快。随着老化时间的增加,两种焊点剪切力均呈现先增大后减小的趋势,Ni-B焊盘上焊点剪切强度更高。
【文章来源】：半导体技术. 2017,42(02)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
fR}A惶占姑为采音图
匣?匝椋?⒍岳匣??讨?焊点外观、空洞和焊点剪切力进行检测。试验结果表明，随着老化时间的推移，焊点表面从初始的光滑亮泽逐渐变得粗糙，同时植球回流过程中起冶金连接作用的63Sn37Pb共晶焊料处也出现了不同程度的鼓起，老化时间越长，鼓起越多，如图2所示。而Ni-P和Ni-B两种焊盘上焊点外观和变化规律均相似。引起焊点表面出现鼓起原因可能是，高温老化过程中低温焊料与焊盘金属之间发生固相扩散和相变，存在组织粗化、合并长大的过程，组织结构和成分的变化导致了焊点局部体积膨胀，宏观表现为焊点表面鼓起。图2150℃存储过程中的CBGA焊点外观Fig.2AppearancesofCBGAsolderjointsduringhightemperaturestore(150℃)采用X射线检测技术对高温老化过程中的焊点内部空洞进行检测，图3是高温存储过程中CBGA焊点内部空洞分布图，图4是CBGA焊点空洞率(Q)随着高温存储时间(t)的变化曲线。可见，高温存储过程中，Ni-P和Ni-B两种焊盘上焊点空洞率和分布无明显区别，随着高温老化时间的增加，
吕晓瑞等:Ni-B/Ni-P焊盘结构对CBGA植球焊点性能的影响櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶136半导体技术第42卷第2期2017年2月焊点内部空洞均有不同程度增多、增大的趋势。(a)Ni-P焊盘上焊点空洞(b)Ni-B焊盘上焊点空洞图3高温存储过程中的CBGA焊点内部空洞(a为植球后，b为49h，c为100h，d为196h，e为484h)Fig.3VoidsintheCBGAsolderjointduringhightempera-turestore(a．asreflow，b．49h，c．100h，d．196h，e．484h)图4CBGA焊点空洞率随高温存储时间的变化曲线Fig.4ChangecurvesofvoidsintheCBGAsolderjointduringthehightemperaturestoragetime这可能是因为，高温存储过程中焊点界面金属之间组织相变和粗化的同时，在回流过程中残留在焊点内部未及时挥发溢出的助焊剂在高温环境作用下继续挥发，两者共同作用下导致了焊点内部空洞的合并、长大和增多。焊点内部少量的空洞有利于阻止焊点内部位错滑移，减缓焊点内应力作用下的裂纹扩展，一定程度上提高焊点可靠性。但过多的空洞会显著减小焊点冶金互连的有效横截面积，从而降低焊点强度。所以采取有效措施促使回流焊接过程中焊点内部助焊剂的挥发和空洞的溢出是提高焊点质量和长期可靠性的关键。2.2Ni-B/Ni-P焊盘对CBGA焊点力学性能的影响CBGA植球器件在服役过程中，焊点会承受由于器件基体和PCB基板热膨胀系数不匹配导致的剪切应力，剪切应力导致焊点内部裂纹的萌生和扩展进而导致焊点开裂失效，这是造成CBGA焊点装联失效的主要因素之一，所以焊点抗剪切强度是表征其工艺可靠性的关键指标。剪切力测试的焊点断裂失效模式有韧性断裂和脆性断裂两种。当焊料本身强度底于焊点界面冶金连接强度时，断裂发生在
【参考文献】：
硕士论文
[1]球栅阵列封装焊点的失效分析及热应力模拟[D]. 顾永莲.电子科技大学 2005
本文编号：3005057
【文章来源】：半导体技术. 2017,42(02)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
fR}A惶占姑为采音图
匣?匝椋?⒍岳匣??讨?焊点外观、空洞和焊点剪切力进行检测。试验结果表明，随着老化时间的推移，焊点表面从初始的光滑亮泽逐渐变得粗糙，同时植球回流过程中起冶金连接作用的63Sn37Pb共晶焊料处也出现了不同程度的鼓起，老化时间越长，鼓起越多，如图2所示。而Ni-P和Ni-B两种焊盘上焊点外观和变化规律均相似。引起焊点表面出现鼓起原因可能是，高温老化过程中低温焊料与焊盘金属之间发生固相扩散和相变，存在组织粗化、合并长大的过程，组织结构和成分的变化导致了焊点局部体积膨胀，宏观表现为焊点表面鼓起。图2150℃存储过程中的CBGA焊点外观Fig.2AppearancesofCBGAsolderjointsduringhightemperaturestore(150℃)采用X射线检测技术对高温老化过程中的焊点内部空洞进行检测，图3是高温存储过程中CBGA焊点内部空洞分布图，图4是CBGA焊点空洞率(Q)随着高温存储时间(t)的变化曲线。可见，高温存储过程中，Ni-P和Ni-B两种焊盘上焊点空洞率和分布无明显区别，随着高温老化时间的增加，
吕晓瑞等:Ni-B/Ni-P焊盘结构对CBGA植球焊点性能的影响櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶136半导体技术第42卷第2期2017年2月焊点内部空洞均有不同程度增多、增大的趋势。(a)Ni-P焊盘上焊点空洞(b)Ni-B焊盘上焊点空洞图3高温存储过程中的CBGA焊点内部空洞(a为植球后，b为49h，c为100h，d为196h，e为484h)Fig.3VoidsintheCBGAsolderjointduringhightempera-turestore(a．asreflow，b．49h，c．100h，d．196h，e．484h)图4CBGA焊点空洞率随高温存储时间的变化曲线Fig.4ChangecurvesofvoidsintheCBGAsolderjointduringthehightemperaturestoragetime这可能是因为，高温存储过程中焊点界面金属之间组织相变和粗化的同时，在回流过程中残留在焊点内部未及时挥发溢出的助焊剂在高温环境作用下继续挥发，两者共同作用下导致了焊点内部空洞的合并、长大和增多。焊点内部少量的空洞有利于阻止焊点内部位错滑移，减缓焊点内应力作用下的裂纹扩展，一定程度上提高焊点可靠性。但过多的空洞会显著减小焊点冶金互连的有效横截面积，从而降低焊点强度。所以采取有效措施促使回流焊接过程中焊点内部助焊剂的挥发和空洞的溢出是提高焊点质量和长期可靠性的关键。2.2Ni-B/Ni-P焊盘对CBGA焊点力学性能的影响CBGA植球器件在服役过程中，焊点会承受由于器件基体和PCB基板热膨胀系数不匹配导致的剪切应力，剪切应力导致焊点内部裂纹的萌生和扩展进而导致焊点开裂失效，这是造成CBGA焊点装联失效的主要因素之一，所以焊点抗剪切强度是表征其工艺可靠性的关键指标。剪切力测试的焊点断裂失效模式有韧性断裂和脆性断裂两种。当焊料本身强度底于焊点界面冶金连接强度时，断裂发生在
【参考文献】：
硕士论文
[1]球栅阵列封装焊点的失效分析及热应力模拟[D]. 顾永莲.电子科技大学 2005
本文编号：3005057
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