不同应变速率下BGA焊球剪切断裂试验与模拟分析

研究了BGA封装Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊球经115℃时效后,焊球/铜界面IMC的形貌和组织变化,同时对BGA焊球在两种不同应变速率条件下的抗剪强度进行了分析,并运用ANSYS12.0软件对其过程进行2-D非线性有限元模拟.试验结果表明,随着时效时间的延长,界面形貌由时效前的树枝状变成连续平坦的层状、界面IMC不断增厚,且焊球的抗剪强度随着时效时间的增加而不断降低;应变速率越高,抗剪强度越高.模拟结果表明,应变速率越高,焊球经受的抗剪强度越大,Von Mises应力越大,等效塑性应变越小,塑性应变能密度越大.

BGA封装互连焊点温度及电流密度分布的模拟与验证

芯片互连焊点承受的电流密度越来越大,给电子产品的服役可靠性带来了新的挑战。本文利用有限元软件对BGA封装互连焊点内温度及电流密度分布进行了模拟分析,结果表明:互连焊点的芯片端和基板端存在很大的温度差,在本模拟条件下,最大温度梯度可达到5.38×103K/cm;在焊点的电流入口∕出口处存在电流拥挤,其电流密度比平均电流密度大2-3个数量级。并和实际测量的焊点温度进行了比较,模拟分析与实际器件温度测量结果吻合较好。

等温时效对SnAgCu焊点界面组织及剪切强度的影响

研究了Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点分别在1、5、10min焊接时间后在373、403、438K时效温度下焊点界面IMC的生长和剪切强度随时效时间的变化,同时对焊点断口形貌及断裂模式进行了分析。结果表明,焊接时间越长,界面IMC层越厚。随着时效时间的延长,界面IMC不断增厚,其生长动力学符合抛物线生长规律,生长激活能为75.03kJ/mol;焊点剪切强度随时效时间增加不断下降,其断裂方式从开始的韧性断裂逐渐转变为局部脆性断裂。

时效Sn-0.3Ag-0.7Cu/OSP、ENIG焊点剪切强度的比较

研究了Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料与有机防氧化涂层(OSP)及化学镀镍金镀层(ENIG)焊盘回流焊后焊点界面IMC和剪切强度在不同时效条件下的变化。结果表明,(1)随着时效时间的增加,两种焊盘的界面IMC厚度都增加,并且符合抛物线生长规律,但是OSP焊盘界面IMC生长速率要快于ENIG焊盘界面IMC的生长速率,其界面IMC的形貌逐渐平整;(2)OSP和ENIG焊盘焊点的剪切强度均随时效时间的延长而下降。在低温时效时,ENIG焊盘焊点的剪切强度高于OSP焊盘焊点的剪切强度;然而,在高温时效时,ENIG焊盘焊点的剪切强度却低于OSP焊盘焊点的剪切强度。