CBGA、CCGA器件植球／柱工艺板级可靠性研究

陶瓷球栅阵列（CBGA）和陶瓷柱栅阵列（CCGA）封装由于其高密度、高可靠性和优良的电热性能,被广泛应用于武器装备和航空航天等电子产品。而CBGA／CCGA焊点由于其材料和结构特性,在温度循环等可靠性试验中焊点容易发生开裂,导致器件失效。本文以CBGA256和CCGA256封装产品为例,通过陶瓷基板与PCB板的菊花链设计来验证CBGA／CCGA焊点的可靠性,并对焊点的失效行为进行分析。结果表明,CCGA焊点可靠性要高于CBGA焊点,焊点主要发生蠕变变形,边角处焊点在温度循环过程中应力最大,容易最先开裂。     

CQFP器件板级温循可靠性的设计与仿真

温度循环是考核封装产品板级可靠性的重要试验之一。陶瓷四边引脚扁平封装(CQFP)适用于表面贴装,由于陶瓷材料与PCB热膨胀系数的差异,温循过程中引线互联部分产生周期性的应力应变,当陶瓷壳体面积较大时,焊点易出现疲劳失效现象。CQFP引线成形方式分顶部成形和底部成形两类。针对CQFP引线底部成形产品在板级温循中出现的焊接层开裂现象,采用有限元方法对焊接层的疲劳寿命进行了预测分析。采用二次成形方法对引线进行再次成形以缓解和释放热失配产生的应力。仿真和试验结果显示,引线二次成形有利于提高焊接层的温循疲劳寿命。与引线底部成形相比,当引线采用顶部成形时,焊接层的温循疲劳寿命显著提高。     

微波组件振动过程失效分析及对策

电子产品的失效与其所承受的外界应力紧密相关,通过采取设计及工艺改进措施,降低薄弱部位承受的外界应力影响,提高产品的可靠性。通过对某型微波组件在振动试验过程中焊点出现开裂的案例分析,提出了采用镀银铜线软连接、安装孔倒角处理和增加点胶固定等措施,并经量级分别为12g、15g、22.3g(g=10m/s2)的随机振动及正弦扫频振动、温度冲击等试验验证,满足了微波组件在整机上的使用需求,防止在振动中因焊点开裂造成产品失效。     

SOD-323型双端器件焊点防开裂技术研究

针对某电源模块产品中的SOD-323型双端器件在环境试验中出现焊点开裂的失效问题,对其焊点开裂机理进行研究。结合三防漆的温度特性,对其进行仿真和多种条件下的应力试验摸底。根据试验结果,提出了针对SOD-323型双端器件焊点开裂的应用解决方案。     

TSOP器件焊点开裂原因分析

通过对一起TSOP器件焊点开裂案例的原因进行排查,详细分析了引线镀层、引线出线方式、封装体材料、引线材料对焊点开裂形成的作用。总结了焊点开裂的产生机理。阐明了在设计时正确选择TSOP器件类型和规范TSOP器件引线成形的重要性。最后,简要介绍了提高TSOP器件焊接可靠性的措施。     

倒装焊陶瓷封装失效模式分析及失效机理研究

随着封装技术的发展,倒装焊技术得到广泛的应用,倒装焊的研究也越来越广泛深入。文章阐述了倒装焊封装的失效模式,主要有焊点疲劳失效、填充胶分层开裂失效、电迁移失效、腐蚀失效、机械应力失效等。并分析了陶瓷基板倒装焊温度循环试验后的失效模式,陶瓷倒装焊封装失效的机理主要是倒装芯片焊点与UBM界面金属间化合物应力开裂失效。根据失效机理分析,进行陶瓷倒装焊工艺优化改进,试验达到了JESD22-A104C标准规定的温度循环:-65℃～+150℃、500次循环、3只样品无失效的要求。     

表面组装焊点可靠性分析研究

通过实际ＳＭＴ混装组件印制板，介绍环境应力筛选试验的情况和结果，对其失效原因进行了分析与总结，同时进行ＳＭＴ焊点可靠性评估与组件产品失效预测，初步验证了焊点的可靠性。     

微波器件外壳弹性结构引线设计

以一种用于微波功率模块封装的外壳为例,设计了一种具有弹性结构的引线。通过弹性结构可以释放温度循环中产生的应力,避免失效。应用卡氏第二定律计算了弹性结构的弹性系数。使用HFSS软件建模仿真,讨论了该结构对微波性能的影响。该设计整体考虑了机械设计、热设计和微波设计,提供了一个引线的优化解决     

基板焊盘的金属层结构对焊接点强度的影响

球栅阵列封装具有高密度、低成本的特点被内存领域广泛采用。在实际的使用过程中由于遭受外界各种形式的机械负载和冲击造成器件失效,典型的失效模式有5类,突出问题是焊点失效,而焊点破裂是失效的主要形式。为了改善焊点的强度,提出了焊球的快速剪切测试以及BGA器件的快速剪切测试方法来检测焊点强度,设计了4种不同金属层结构的基板焊盘,对比了不同基板焊盘的快速剪切强度和失效模式。通过数据分析和失效模式研究,证明含较厚铜层或者镍层的焊盘具有更强的焊接强度。     

板级结构参数对CSP器件焊点可靠性的影响

研究了几何因素和基板材料对无铅焊点可靠性的影响，建立了CSP封装元件的有限元模型。进行了温度循环测试，分析了焊点的应力应变情况。结果表明：基板厚度，焊点高度与焊盘直径的变化对焊点寿命有着不同的影响趋势。同时比较了FR4，Al2O3，PI材料基板与无铅焊点互连的情况，最终得出PI基板是最有利于封装器件使用的基板材料。但是由于其加工成本较高等方面的原因一般只用于高可靠性要求的军事产品领域。