染色与渗透试验在BGA焊点质量分析中的应用

在高密度组装焊点的质量评价中,染色与渗透试验不仅简单高效、易于操作,且反馈信息最为全面。基于标准测试方法,阐述了染色与渗透试验的基本原理及操作方法,并基于失效模式典型案例分析的方式,系统研究了染色与渗透试验中球栅阵列封装(BGA)焊点常见质量缺陷的具体表现形式及其产生机理,以期为可靠性分析工程师在实际测试中提供技术参考。

BGA焊点微裂纹缺陷检测研究

球栅阵列封装(BGA)元器件的焊点隐藏于IC芯片底部,经电装后仅边缘焊点可见,因此检验其焊接质量是行业普遍的难题。探讨了BGA焊点微裂纹缺陷的产生机理和裂纹分布,设计了基于计算机分层层析成像(CL)技术的BGA焊点微裂纹缺陷检测方法和检测流程。经实测证明,该测试方法可以兼顾检测质量和效率,具有工程应用的可行性,可为BGA焊点检验人员提供参考。

球珊阵列(BGA)封装的芯片植球过程影响性分析

球珊阵列封装(BGA封装)是将裸芯片安装在不同材料的多层基板载体顶部表面形成的,根据基板材料的不同主要分为塑封BGA(PBGA)和陶瓷BGA(CBGA)。本文主要就这两种封装类型,研究植球过程对BGA封装器件本体的影响。

合金纯度对BGA焊锡球成型的影响

采用气体净化法与熔体过滤法对Sn3.0Ag0.5Cu合金进行纯化处理,以纯化前后合金为原料制备焊锡球,研究合金纯度对BGA焊锡球成型良率及成型质量的影响。结果表明,合金纯度的提高有利于大幅度改善焊锡球成型良率与成型质量,而采用气体净化法能有效去除合金中杂质,提高合金纯度。

BGA用焊球制造技术新进展

综述了近年来国内外BGA封装用微焊球制造技术的发展动态。介绍了射流断裂技术的成球原理及其生产装置演变情况。简述了基于均匀射流断裂技术的液滴制造技术的各种应用及其优点。最后简述了国内外生产电子封装用微焊球的情况。

BGA植球工艺技术

BGA(ball grid array)球栅阵列封装技术是20世纪90年代以后发展起来的一种先进的高性能封装技术,是一种用于多引脚器件与电路的封装技术。BGA最大的特点就是采用焊球作为引脚,这不仅提高了封装密度,也提高了封装性能。而植球工艺作为BGA封装中的关键工艺将会直接影响器件与电路的性能及可靠性。影响BGA植球工艺的主要因素有:植球材料、植球工艺及回流焊工艺。文章通过对BGA植球的基板、焊膏/助焊剂、焊球等材料的详细介绍,详实阐述了植球工艺过程,并对BGA后处理的回流焊工艺进行了详细描述,提供了BGA植球工艺的检测方法,对植球工艺的可靠性进行了探讨。

BGA焊点剪切性能的评价

设计了用单个微焊球和两块带焊盘的FR4板焊接而成的搭接接头,研究了不同稀土含量及不同加载速率对接头强度及塑性的影响。结果表明,微量稀土(质量分数<0.25%)不但能提高焊点的剪切强度,而且可以改善焊点的塑性。而当稀土含量进一步增加时,焊点的强度及塑性均下降。焊点的剪切强度及伸长量随应变速率的增加而增加。通过对焊点显微组织的分析可知,微量稀土可显著细化焊点的显微组织,特别是抑制了钎料内部及界面处金属间化合物的生长,从而改善了焊点的力学性能。对断口形貌的分析同样证明了伸长量随剪切速率增加而增加。

BGA焊球表面状态与微观结构关系的研究

焊球是球栅阵列封装(BGA)的主要连接部件,电子产品自动化生产要求焊球具有良好的表面光亮度。用均匀射流断裂方法生产BGA焊球,研究焊球内部显微结构,从焊球的微观结构推测钎料液滴的凝固行为。通过对小球光滑和粗糙部位微观结构分析,总结小球表面粗糙部位显微组织的特征。最后研究少量稀土元素对小球表面状态的影响。

BGA混合焊点热循环负载下的可靠性研究

焊料从有铅向无铅转换中,不可避免会遇到二者混合使用的情况,有必要对生成的混合焊点进行可靠性研究。通过对不同工艺参数下形成的混合焊点和无铅焊点进行了外观检测、X射线检测和温度循环测试。结果显示,只要工艺参数控制得当,混合焊点是可行的。在焊球合金、焊料合金、峰值温度、液相线以上时间和焊接环境五个关键因素中,前四项对焊点可靠性比较重要,焊接环境对焊点可靠性的影响不很显著。

基于机器视觉的BGA连接器焊球检测

文章提出了一种基于机器视觉的BGA器件焊球质量检测方法。该方法在同一视点下,用相同光源分别以两种不同入射方向角照射被测BGA连接器焊球,获得两幅图像,然后得到BGA连接器焊球在x方向的曲面信息,以此计算出被测焊球的主要质量参数。最后给出了BGA连接器焊球检测的主要算法。

回流焊峰值温度对混装BGA焊点的影响研究

针对当前大量使用有铅焊料焊接无铅BGA的实际现状,通过调控有铅制程回流曲线的峰值温度,研究其对混装BGA焊点坍塌高度、空洞率及微观组织的影响。结果表明,峰值温度从210℃提升至225℃,无铅BGA焊球能够全部充分坍塌且高度保持一致;峰值温度为210℃时,混合焊点内的空洞率最低,随着峰值温度的升高,空洞尺寸和空洞率均有所增加;峰值温度为215℃时的微观组织最细小且尺寸分布最均匀,继续提升峰值温度,微观组织尺寸会随之增大。因此使用有铅焊料焊接无铅BGA的最佳峰值温度为215℃,与有铅制程保持一致。

高熔点焊球BGA返修工艺研究

BGA封装器件的陶瓷基体或3D-plus本体大都使用铅系高熔点焊球(Sn10Pb90)通过SBC工艺与印制板焊盘间实现连接。由于铅系高熔点焊球采用有铅焊接时不发生融化,其焊接和返修过程均区别于非SBC工艺BGA封装。针对铅系高熔点焊球BGA进行了返修对比试验,研究焊球成分和焊膏施加方式对SBC工艺BGA封装返修的影响,最终确立一套适用于铅系高熔点焊球BGA的高可靠性返修工艺。

环境应力影响下球栅阵列封装焊球仿真分析与力学性能研究

高密度、高性能集成电路主要封装技术采用球栅阵列封装(ball grid array,BGA),其高密度Sn-Pb焊球在极端高、低温及湿热环境的影响下可靠性无法保证。为解决温度变化产生的热膨胀问题,笔者通过有限元仿真计算BGA电路中焊球在高、低温交替循环应力下瞬态黏塑性应变范围,并采用改进的Coffin-Manson经验方程计算器件在温度循环试验下的热疲劳寿命;此外,进一步采用准静态剪切和拉脱试验分析分别经过温度循环及高压蒸煮环境试验后焊球的力学性能,同时采用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)和能谱分析仪(energy dispersive spectroscopy,EDS)对焊球切面进行分析。研究表明:焊球在温度循环试验下具有较长的疲劳寿命,在不考虑焊球导电与连接性能的前提下,适当环境应力的影响可促使焊球与焊盘界面区域金属间化合物的生成,有效增强了焊球的剪切力学性能。

激光植球工艺参数的有限元分析

激光植球工艺作为一种新型工艺,广泛地应用于机械、航天和船舶等领域。然而,由于焊接质量不稳定和焊点一致性差等原因,还需不断地调整工艺参数、改进工艺方法。采用有限元法对焊球模型施加旋转高斯体热源,进行瞬态热分析和静力学分析,研究激光植球过程中激光高度、功率和作用时间对Sn63Pb37焊球在Au/Ni/Cu焊盘的焊点可靠性的影响。通过正交试验简化试验流程,并引入信噪比分析试验数据。结果表明,激光作用时间对焊点温度场与应力场的影响最为显著。同时,还得到3种因素的最佳设计方案。期望对激光植球工艺的改进与优化提供一定的理论支撑。

BGA器件焊接合格率的预测模型

在表面贴装技术(SMT)大规模生产过程中,如果能够对焊接合格率进行预测,无疑对提高SMT产品的生产率、产品可靠性及成本控制具有重要意义。以球栅阵列(BGA)器件为例,研究SMT焊接合格率的预测方法。通过统计分析,结合焊点成形软件的方法,建立了BGA器件焊接合格率的预测模型,运用该模型可以找出影响焊接合格率的制约因素。结合仿真技术模拟焊点形态,发现引起焊接缺陷各参数之间的关系,并提出相应的解决方案。

底部填充式BGA封装热机械可靠性浅析

探讨了在超级球阵列封装(SBGA)中,底部填充对各种热机械可靠性问题的影响;针对加工诱发的各种残余应力,研讨有底部填充和没有底部填充的非线性有限元模型;把焊料作为时间和相关温度建模,其他材料酌情按照温度和相关方向建模,分析由于热循环在封装中出现的应力/应变状况;对于焊料球中有关时间的塑性应变、蠕变应变和整个非弹性应变的大小和位置,分析底部填充的影响和铜芯对焊料球应变的影响;凭借定性的界面应力分析,探讨插件与底部填充界面以及基板与底部填充界面处发生剥离的可能性;有关SBGA封装结果表明,底部填充并不总是提高BGA可靠性,底部填充的特性,在BGA封装整体可靠性方面,效果是显著的;与现有试验数据相比,焊点疲劳热循环的预测数量类似于没有底部填充的BGA封装。

BGA焊球形状参数测试及分析

使用Matlab com组件与Visual c#联合编程技术设计了BGA封装用焊接锡球的形状参数测试与分析软件。对焊接小球进行实测。结果表明,该软件使用方便,测试结果可靠,不仅可批量测定锡球的粒度,还可以批量测定锡球球形度,并进行粒度分布的统计分析和结果存储与显示。

BGA封装锡球制备技术研究

综合介绍了BGA封装使用锡球常用制造方法,分析了研究较多的均匀颗粒成型技术的原理。用均匀液滴法制备的BGA锡球颗粒具有真圆度高,表面质量好,颗粒粒度均匀等特点,能直接得到满足使用要求的锡球,生产效率远胜于传统生产技术。重点介绍均匀颗粒成型的几种实现方法及特点,其中AC-DC雾化法具有实现方式简单,成型优异的特点。

用氢等离子清洗改善BGA的可焊性

BGA器件的焊球往往都非常容易氧化,焊接后的BGA焊点不仅外观上不过关,其电性能和热性能也大打折扣。但是BGA焊球的去氧化问题一直没有很好的解决方法。介绍一种氢等离子体再流焊去氧化物的方法,该方法把氢等离子体和适度加热有机地结合在一起,能有效地去除BGA焊球表面的氧化物。该方法工艺简单,效果显著,效率也很高,是清除BGA元器件和其他表面贴装元器件氧化物的最佳方法。

冷却介质对BGA焊球质量的影响

采用均匀液滴喷射法制备BGA焊球,以硅油和花生油作为冷却介质,研究了冷却介质在150,200和250℃时对Sn-3.0Ag-0.5Cu焊球球形度和表面质量的影响,对焊球的显微组织进行了分析。结果表明,硅油和花生油作为冷却介质,温度为200℃时得到的焊球球形度最好,球形度分别为92.2%和98.2%。另外,提高冷却介质温度可以提高焊球的表面质量;发现合适的过冷度可以产生较多的亚共晶组织填充在β-Sn之间,得到表面质量较好的焊球。