集成电路封装焊中焊球强度自动评估方法

集成电路封装焊中的焊球承载力差会导致其极易损坏,为避免这一问题,文中提出集成电路封装焊中的焊球强度自动评估方法。该方法首先分析了集成电路封装焊中的焊球节点刚度的影响因素,为后续焊球强度评估奠定了基础;然后根据分析结果,进一步计算焊球在轴力及弯矩作用下的节点承载力,依据计算结果采用有限元分析方法评估焊球节点强度,实现焊球强度自动评估,最后利用试验证明所提方法的先进性。试验结果表明,通过对该方法开展极限承载力对比测试、破坏载荷对比测试,验证了该方法的可靠性、有效性。

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。

BGA封装集成电路虚焊的应急处理及预防措施

现在越来越多的高密度、高性能、多引脚的大规模集成电路采用球栅阵列封装，简称BGA。而此类集成电路大多是高速处理且高功耗的处理器、解码器等，发热量都较大。由于BGA芯片的引脚（焊盘）在芯片正下方，BGA封装的芯片引脚（焊盘）是用锡球珠和线路板焊盘相连接的（见图1所示），所以芯片发热造成芯片引脚（焊盘）与锡珠和线路板焊盘的脱焊，无法用一般的电烙铁补焊修复。

铝焊盘镀钯铜丝多焊球脱焊失效的电化学评价

研究铝焊盘的镀钯铜丝(PCC)焊点的多焊球脱焊(MLB)失效过程,对提高产品的可靠性至关重要。利用电化学方法测定了在不同氯离子浓度、pH值和铜暴露面积等条件下电极的腐蚀电流,以表征铝及其金属间化合物(IMC)的腐蚀速率。结果表明,氯离子可以改变阳极极化率,从而影响腐蚀电流;pH值的变化可以改变阴极极化率,从而影响腐蚀电流。钯作为铜丝的保护层,在镀层分布不均或参数选择不当的条件下,与暴露的铜表面形成腐蚀电偶,导致铝及其IMC成为牺牲阳极并被腐蚀。

球栅阵列倒装焊封装中的热应变值的测试

利用高温云纹实验方法测试球栅阵列 (BGA)封装焊点的热应变 ,采用硅橡胶试件光栅复制技术 ,使测试环境温度提高到 2 0 0℃ .通过实时热应变测量 ,得到各焊点的热应变关系以及封装材料、电路板各部分的热应变分布状况 。

焊球阵列封装(BGA)中吸水性测量概述

塑料焊球阵列封装(PBGA)对爆米花裂纹的抵抗力较小,一旦因焊接产生的高温使水汽迅速地扩展,就会发生此种现象。在粘片胶处发生爆米花现象,因此,必须研究在粘片胶附近发生的吸水性和解吸现象。本文主要讨论BGA中爆米花裂纹产生的机理,特别是对吸水性分布情况的探讨。用重水进行模拟分析,因为重水与水的吸收性比较接近。采用飞行时间次级离子质谱分析法(TOF-SIMS)来测量重水吸收性分布。弄清BGA封装主要是通过模塑包封部分的上部吸收水分的,由基板吸收的水分是少量的。因BGA基板具有叠层结构,水分不能首先透过基板。应优化BGA封装系统的设计,使其不易产生爆米花裂纹。

填充不流动胶的倒装焊封装中芯片的断裂问题

用断裂力学方法和有限元模拟分析了填充不流动胶芯片断裂问题 .模拟时在芯片上表面中心预置一裂缝 ,计算芯片的应力强度因子和能量释放率 .模拟表明 ,由固化温度冷却到室温时 ,所研究的倒装焊封装在填充不流动胶时芯片断裂临界裂纹长度为 12 μm,而填充传统底充胶时为 2 0 μm.模拟结果显示芯片断裂与胶的杨氏模量和热膨胀系数相关 ,与胶的铺展关系不大 .焊点阵列排布以及焊点位置也会影响封装整体翘曲和芯片断裂 .

芯片封装焊球连接疲劳寿命预测分析——能量法和有效应变法之比较

研究了目前常用的两种芯片封装焊球连接的寿命预测方法-能量法和有效应变法。对焊球连接的材料本构关系进行了对比分析,并利用FORTRAN语言编制了相应的材料本构模型子程序,将其与有限元仿真工具ANSYS耦合,实现了将焊球连接的材料本构模型用户子程序导入到ANSYS的材料库。在此基础上模拟了三维芯片叠层球栅阵列尺寸封装的焊球结构,在热循环条件下(-40～+125℃的工作状态,并分别利用能量法和有效应变法对焊球连接的寿命预测进行了比较分析,最后对两种方法作出了评价。

微电子封装与组装中的再流焊技术研究进展

先进电子封装器件的出现推动了再流焊方法和设备的研究。简要介绍了集成电路器件封装的发展 ,并对正在普遍应用的几种再流焊方法进行了介绍和评述。着重阐述了一种极具潜力的再流焊方法———激光再流焊。

Cu核微焊点液-固界面反应及剪切行为研究

相较于传统Sn基焊点,Cu核焊点具备更好的导热性、导电性及力学性能。为揭示尺寸效应对Cu核焊点界面反应及剪切强度的影响,制备了不同Sn镀层厚度的Cu核焊点(Cu@Ni-Sn/Cu)。观察回流不同时间后Cu核微焊点横截面微观组织,研究了Cu核微焊点在尺寸效应下的液-固界面反应。之后对Cu核微焊点进行剪切测试,结合断口形貌,分析断裂机理。界面反应结果表明:Cu@Ni-Sn/Cu焊点在250℃回流时,Sn/Ni界面生成Ni含量较高的针状(Cu,Ni)_(6)Sn_(5)IMC,Sn/Cu界面生成Ni含量较低的层状(Cu,Ni)_(6)Sn_(5)IMC。剪切测试结果表明:随着Sn镀层厚度增加,Cu@Ni-Sn/Cu焊点的剪切强度先增大后减小。基于Sn镀层厚度对界面(Cu,Ni)_(6)Sn_(5)IMC层体积的直接影响,Sn层厚度的增加提升了焊点剪切强度。然而Cu@Ni-Sn(60μm)/Cu焊点中Cu核位置的偏移,造成剪切强度略有降低。

陶瓷焊球阵列封装可靠性研究与试验分析

为了研究焊球成分和焊盘尺寸对陶瓷焊球阵列封装(CBGA)可靠性的影响,本文选用3种验证板,采用共晶焊球和Sn63Pb37焊盘、高铅焊球和Pb90Sn10焊盘、共晶焊球和Pb90Sn10焊盘,分别进行可靠性试验。结果表明,采用高铅焊球和Pb90Sn10焊盘时,CBGA焊球的失效率最低,为74%。

陶瓷焊球阵列封装技术(CBGA)

陶瓷焊球阵列(CBGA)封装技术是IBM公司已成功地实用了25年以上的面阵列倒装芯片(C4,可控塌陷芯片连接)互连的扩展。IBM采用双焊料结构。用高熔点(>300℃)90Pb-10Sn合金焊料球高温焊料制作焊料球,通过低熔点共晶焊料63Sn/37Pb连接到封装体及后续的PCB板上。这种方法也称为焊料球连接(SBC)工艺。

多芯片焊球阵列封装体受热载荷作用数值模拟

针对典型高密度多芯片BGA(焊球阵列)封装体建立三维有限元分析模型,研究不同尺寸封装体在稳态热载荷作用下的结构变形和应力情况,在此基础上引入包含等效梁和危险焊球真实几何形状和间距等在内的简化模型以进行序列分析,研究各设计参数对力学参量的影响。数值结果反映了封装体应力分布及其变化特点,表明影响封装体变形和应力的主要参数;提出的建模方法简便有效,可以方便地用来分析不同类型的BGA封装,并扩展应用至不同的分析目的,为此种结构的设计和优化提供一定参考。

用于高速光电组件的光焊球阵列封装技术

本文介绍了用于高速光电组件的表面安装型焊球阵列(BGA)封装技术。

电子封装与组装中的激光再流焊

激光再流焊与传统再流焊技术相比加热集中、快速 ,但生产成本较高 ,生产效率受到一定影响。激光植球的优势在于它的柔性 ,它适宜于中小批量BGA的生产与个别焊球的修复 ,不过目前还没有投入大规模的应用。激光无焊剂焊接也正处于实验研究中。

扇出型BGA封装的焊球疲劳寿命研究

扇出型BGA封装已逐渐地成为高密度、高性能集成电路的主要封装技术。以扇出型BGA封装器件为研究对象,通过ANSYS软件建立有限元仿真模型,评估板级温度循环试验中,不同的塑封厚度下扇出型器件的焊球互联结构可靠性,预测焊球的温循疲劳寿命。根据仿真结果来确定器件的封装设计,完成了相应的温度循环试验,对于提高扇出型BGA封装的焊球疲劳寿命具有一定的指导意义。

纳米压痕法测定BGA焊球性能中的加载曲线研究

BGA封装具有高集成、小型化和高可靠性的优点,被大量应用于微电子封装领域。PbSn和SAC305是常用的BGA焊球,其杨氏模量、硬度和屈服应力等力学性能参数对焊点和器件整体可靠性的评估至关重要。首先通过纳米压痕实验获得PbSn和SAC305焊球的载荷-位移曲线,采用Oliver-Pharr方法计算出两种焊球的杨氏模量和硬度;然后结合有限元分析与无量纲函数,反演出焊球的应力-应变曲线从而得到屈服应力;最后,提出衡量参数λ作为评价指标,对比研究了不同拟合方程对纳米压痕加载过程曲线的拟合效果。研究结果表明,方程P=C_(3)+C_(2)h+C_(1)h^(2)更适合用于拟合PbSn和SAC305焊球的加载曲线。

意法半导体(ST)推出全球首款内置多I2C地址的4焊球WLCSP封装EEPROM

意法半导体（STMicroelectronics,简称ST）的M24系列EEPROM存储器新增四款完全兼容工业标准4焊球WLCSP封装（Wafer Level Chip Scale Package,晶圆级芯片封装）的产品,同时也是首个准许在同一条I2C总线上连接两颗以上4针EEPROM芯片,这是因为每款产品都有一个独立、内部固化连接的I2C地址。

切丝重熔法制备的BGA焊球及其表面形貌

BGA及μBGA、CSP、MCM封装片及倒装片与基板的连接过程中,其关键与核心是钎料凸点的制作技术。制作这种凸点可以采用事先制作好的焊球,介绍了BGA焊球的实验室制备方法——切丝重熔法,用该方法可获得尺寸准确,表面质量较好的焊球。并对焊球颗粒的表面显微结构进行了分析。