板级SAC-Re BGA无铅焊点剪切性能研究
发布时间：2021-04-06 21:51
随着电子封装形式的不断发展,BGA封装技术以其较高的I/O引口数、贴装成品率及良好的成形性等优点得到了广泛的应用。BGA焊点在服役过程中将不可避免的受到因电阻通电而产生的温度载荷,在此环境下,因各部组件热膨胀系数不同而产生的变形和外部的随机载荷的作用将会对焊点产生剪切应力,导致焊点的失效形式主要为剪切断裂。在本文之前已经有研究证明BGA焊点在单板结构中和板级结构中所表现出的剪切性能存在较大差异,其中BGA焊点在单板结构中的研究目的主要为倾向于评价钎料自身的特性,相比之下,BGA焊点在板级结构中的所处环境与焊点的实际服役环境更为相似,其研究目的主要为评价焊点整体的可靠性。因此研究板级BGA焊点的剪切力学性能就显得十分具有实际意义。本文选取添加稀土元素La和Ce的低银钎料Sn0.3Ag0.7Cu-0.07La-0.05Ce为主要研究对象,同时选择高银钎料Sn3.0Ag0.5Cu和低银钎料Sn0.3Ag0.7Cu研究板级SAC-Re BGA无铅焊点的剪切力学性能。研究不同回流温度（260℃、270℃、280℃、290℃、300℃）、不同回流循环次数（1次、3次、5次）、不同焊盘尺寸（700μ...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
板级BGA点制备示意图
板级 BGA焊点的剪切高度为 1500 μm(即推刀作用于上板中心)，剪切速度为 0.5 mm/s。图2-2 为单板焊点与板级焊点剪切示意图。a) b) c)
(a) 横向剪切 (b) 纵向剪切 (c) 三角剪切图 2-3 剪切载荷方向示意图Fig.2-3 Schematic diagram of shear load direction2.3.3 微观形貌观察在回流焊接后，为研究改变参数对焊点 IMC 形貌的影响，本文制备金相试样以观察焊点 IMC 形貌的变化。金相显微镜为 01ympus-GX71 多功能金相显微镜，在观察前需对焊点进行镶嵌、打磨、抛光和腐蚀。首先通过自制镶样模具对焊点进行镶嵌，将焊点置于模具中央，注入按一定比例混合的自凝牙托水与牙托粉，待其凝固后，对式样进行打磨。打磨时依次使用 80#、600#、1200#、1500#、2000#、2500#金相水砂纸进行预磨，粗磨及细磨，每一道砂纸更换时需保持试样表面划痕方向一致，且无过大过深划痕存在。抛光时使用 0.5 μm 金刚石金相抛光剂，抛光完成后，试样表面光滑，基本无划痕存在。腐蚀溶液为 0.8 %HCl 与 99.20 %无水乙醇混合液，试样腐蚀 3 s后用清水冲洗，为防止试验被氧化，需在腐蚀后尽快使用金相显微镜观察。本文为观察 BGA 焊点断口微观形貌，在剪切试验之后，对断裂后试样做喷金处理，并对试样妥善保存，防止断口遭受二次破坏。断口观察设备为荷兰飞
【参考文献】：
期刊论文
[1]剪切载荷下BGA单板结构与板级结构焊点尺寸效应[J]. 贾克明,王丽凤,张世勇. 焊接学报. 2018(06)
[2]窄节距焊料凸点成形及焊盘尺寸对抗剪强度和微观组织的影响[J]. 刘子玉,蔡坚,王谦,何熙,张龙. 焊接学报. 2015(11)
[3]焊点排布方式对激光点焊-胶接复合接头断裂过程的影响[J]. 马轶男,陶汪,陈彦宾,王铭茂. 中国激光. 2013(10)
[4]焊接温度对WC-Co硬质合金与低碳钢真空钎焊的影响[J]. 张光明,陈洪生,冯可芹,万维财,熊计. 热加工工艺. 2013(17)
[5]BGA植球工艺技术[J]. 李丙旺,吴慧,向圆,谢斌. 电子与封装. 2013(06)
[6]Sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni/Cu微焊点剪切强度与断口的研究[J]. 谷柏松,孟工戈,孙凤莲,刘超,刘海明. 电子元件与材料. 2013(03)
[7]回流次数对Sn3.8Ag0.7Cu-xNi/Ni焊点的影响[J]. 刘平,顾小龙,姚琲,赵新兵,刘晓刚. 电子元件与材料. 2011(06)
[8]SnAgCu无铅微焊点剪切力学性能的体积效应[J]. 王春青,王学林,田艳红. 焊接学报. 2011(04)
[9]焊球植球凸块工艺的可靠性研究[J]. 肖启明,汪辉. 半导体技术. 2010(12)
[10]板级跌落试验下BGA焊球的疲劳裂纹行为研究[J]. 樊平跃,祁波,王家楫. 半导体技术. 2008(07)
博士论文
[1]SnAgCu系无铅焊点可靠性及相关理论研究[D]. 张亮.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]SnAgCu无铅微焊点的剪切性能研究[D]. 杨文宣.哈尔滨理工大学 2013
[2]BGA结构Sn3.0Ag0.5Cu焊点剪切断裂行为及体积效应的有限元模拟与实验研究[D]. 夏建民.华南理工大学 2011
[3]SnAgCu/Cu界面金属间化合物长大规律[D]. 李凤辉.北京工业大学 2007
本文编号：3122214
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
板级BGA点制备示意图
板级 BGA焊点的剪切高度为 1500 μm(即推刀作用于上板中心)，剪切速度为 0.5 mm/s。图2-2 为单板焊点与板级焊点剪切示意图。a) b) c)
(a) 横向剪切 (b) 纵向剪切 (c) 三角剪切图 2-3 剪切载荷方向示意图Fig.2-3 Schematic diagram of shear load direction2.3.3 微观形貌观察在回流焊接后，为研究改变参数对焊点 IMC 形貌的影响，本文制备金相试样以观察焊点 IMC 形貌的变化。金相显微镜为 01ympus-GX71 多功能金相显微镜，在观察前需对焊点进行镶嵌、打磨、抛光和腐蚀。首先通过自制镶样模具对焊点进行镶嵌，将焊点置于模具中央，注入按一定比例混合的自凝牙托水与牙托粉，待其凝固后，对式样进行打磨。打磨时依次使用 80#、600#、1200#、1500#、2000#、2500#金相水砂纸进行预磨，粗磨及细磨，每一道砂纸更换时需保持试样表面划痕方向一致，且无过大过深划痕存在。抛光时使用 0.5 μm 金刚石金相抛光剂，抛光完成后，试样表面光滑，基本无划痕存在。腐蚀溶液为 0.8 %HCl 与 99.20 %无水乙醇混合液，试样腐蚀 3 s后用清水冲洗，为防止试验被氧化，需在腐蚀后尽快使用金相显微镜观察。本文为观察 BGA 焊点断口微观形貌，在剪切试验之后，对断裂后试样做喷金处理，并对试样妥善保存，防止断口遭受二次破坏。断口观察设备为荷兰飞
【参考文献】：
期刊论文
[1]剪切载荷下BGA单板结构与板级结构焊点尺寸效应[J]. 贾克明,王丽凤,张世勇. 焊接学报. 2018(06)
[2]窄节距焊料凸点成形及焊盘尺寸对抗剪强度和微观组织的影响[J]. 刘子玉,蔡坚,王谦,何熙,张龙. 焊接学报. 2015(11)
[3]焊点排布方式对激光点焊-胶接复合接头断裂过程的影响[J]. 马轶男,陶汪,陈彦宾,王铭茂. 中国激光. 2013(10)
[4]焊接温度对WC-Co硬质合金与低碳钢真空钎焊的影响[J]. 张光明,陈洪生,冯可芹,万维财,熊计. 热加工工艺. 2013(17)
[5]BGA植球工艺技术[J]. 李丙旺,吴慧,向圆,谢斌. 电子与封装. 2013(06)
[6]Sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni/Cu微焊点剪切强度与断口的研究[J]. 谷柏松,孟工戈,孙凤莲,刘超,刘海明. 电子元件与材料. 2013(03)
[7]回流次数对Sn3.8Ag0.7Cu-xNi/Ni焊点的影响[J]. 刘平,顾小龙,姚琲,赵新兵,刘晓刚. 电子元件与材料. 2011(06)
[8]SnAgCu无铅微焊点剪切力学性能的体积效应[J]. 王春青,王学林,田艳红. 焊接学报. 2011(04)
[9]焊球植球凸块工艺的可靠性研究[J]. 肖启明,汪辉. 半导体技术. 2010(12)
[10]板级跌落试验下BGA焊球的疲劳裂纹行为研究[J]. 樊平跃,祁波,王家楫. 半导体技术. 2008(07)
博士论文
[1]SnAgCu系无铅焊点可靠性及相关理论研究[D]. 张亮.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]SnAgCu无铅微焊点的剪切性能研究[D]. 杨文宣.哈尔滨理工大学 2013
[2]BGA结构Sn3.0Ag0.5Cu焊点剪切断裂行为及体积效应的有限元模拟与实验研究[D]. 夏建民.华南理工大学 2011
[3]SnAgCu/Cu界面金属间化合物长大规律[D]. 李凤辉.北京工业大学 2007
本文编号：3122214
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