CBGA器件焊点温度循环失效分析

陶瓷球栅封装阵列(CBGA)器件的陶瓷器件与印制电路板之间热膨胀系数的差异是导致焊点失效的主要因素,其可靠性一直是CBGA封装器件设计时需重点考虑的问题[1].对CBGA植球器件的板级表贴焊点在-55～105 ℃温度循环载荷条件下的失效机理进行了研究,结果表明,CBGA板级表贴器件的焊点的主要失效部位在陶瓷一侧焊料与焊球界面和焊点与焊盘界面两处,边角焊点优先开裂,是失效分析的关键点;随着循环周期的增加,内侧链路依次发生断路失效.     

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。     

集成电路有机基板倒装焊失效分析与改善

为了满足产品便携化和多功能化的需求,芯片设计正朝着多功能和大规模集成的趋势发展,集成电路封装也逐步向大尺寸、高密度的方向演进,特别是倒装芯片技术的应用,可以实现更高的封装密度和更快的信号传输速度。然而,不同材料的热膨胀系数存在差异,热失配容易引发互联凸点开路失效。为研究有机基板倒装焊集成电路在封装制程中失效的原因,采用扫描电子显微镜（SEM）结合有限元分析法,模拟有机基板在温度循环和回流焊过程中的应力分布状态并进行分析,结果表明,在回流焊过程中有机基板四周边缘位置的凸点所受应力较大。采用磁性载具和在焊盘上预制焊料的方法可以显著降低电路失效风险。     

倒装焊封装中无铅焊点在封装工艺中的热机械力学分析

采用粘塑性Garofalo—Arrhenius模型描述无铅焊料的蠕变行为，确定了96．5Sn3.5Ag焊点材料的模型参数。采用与固化过程相关的粘弹性力学模型描述倒装焊底充胶的力学行为。利用有限元法模拟了无铅板上倒装焊在封装工艺及热循环条件下的应力应变行为。结果表明由于无铅技术在封装中的引入，封装工艺对倒装焊器件的影响更为重要。     

高密度陶瓷倒装焊封装可靠性试验开路后的失效定位

陶瓷材料具有优良的综合特性,被广泛应用于高可靠微电子封装.陶瓷倒装焊封装的特殊结构使得对其进行失效分析相较其他传统封装形式更为困难.针对一款在可靠性试验中发生开路的高密度陶瓷倒装焊封装器件,制定了一套从非破坏性到破坏性的试验方案对其进行分析.通过时域反射计(TDR)测试排除了基板内部失效的可能性,通过X射线(X-ray)检测、超声扫描显微镜(SAM)和光学显微分析初步断定失效位置,并最终通过扫描电子显微镜和X射线能谱仪实现了对该器件的准确的失效定位,确定失效位置为基板端镀Ni层.该失效分析方法对其他陶瓷倒装焊封装的失效检测及分析有一定的借鉴意义.     

倒装焊复合SnPb焊点应变应力分析

近年来,在微电子工业中,轻、薄、短、小是目前电子封装技术发展的趋势。因此,倒装焊技术应用越来越广,而焊点的可靠性在倒装焊技术中变得越来越重要。采用有限元软件,模拟、分析了焊点高度和下填料对焊点在热载荷作用下的应力应变值。     

大尺寸陶瓷BTC器件焊点过应力开裂失效分析

对大尺寸陶瓷BTC器件焊点过应力开裂现象进行了研究。通过有限元仿真和金相切片分析得到了印制板焊盘、器件布局及装配过应力为引起BTC器件焊点过应力开裂主要原因,依此制定了改进焊盘、优化器件布局及减少装配应力的改进措施。有限元仿真分析表明,采用了改进措施后的BTC焊点在温度载荷和螺钉紧固力加载下所受应力减小,对改进后的BTC焊点进行了环境应力、耐久振动、温度循环等试验以及焊点金相切片分析,结果表明焊点未见开裂,验证了改进措施的有效性。     

BGA封装倒装焊点不同接触面跌落失效的研究

采用自由跌落的试验方法,研究了BGA(球栅阵列)封装自由跌落到不同材质基板后的可靠性,对比分析焊点裂纹产生、扩展直至断裂的机理。对失效封装芯片进行了染色处理,观察BGA封装中焊点的失效位置和焊点内部裂纹的形貌。结果表明,不同接触面上焊球裂纹都经历稳态-扩展-失效的过程,石质接触面上裂纹出现最早,裂纹扩展最快,失效最快,钢质接触面次之,最后是木质接触面。木质接触面的焊点失效模式主要是焊盘失效;钢质和石质接触面的焊点的失效模式以金属间化合物失效为主。比例风险模型(PHM)估计得到的寿命值与试验结果误差较小,能有效预测焊点自由跌落条件下的寿命。     

焊点的失效模式与分析

焊点疲劳寿命通常是通过电子组件进行温度循环加速试验来确定.针对典型元器件进行温度循环试验,在不同的循环周期检查焊点的开裂情况,并采用金相分析观察焊点的显微组织,分析焊点在温度循环条件下的失效模式,为改进工艺参数提供依据.     

微波产品焊点典型失效模式可靠性研究

微波元器件引线和基板的互连方式较多,为了保证产品性能,最理想的方式是将其引线直接与基板搭焊,但这种方式仅靠焊料和引线的形变来释放应力,有一定的局限性,因此常常出现焊点开裂失效的问题。为了评估微波产品焊点释放应力的能力,介绍了在微波产品中典型的三种高热应力焊点失效模式,分析了焊点开裂的机理。使用ANSYS软件对其应力进行了仿真,结合焊点位移量及其所带来的焊点剪切应变来评估焊点热疲劳寿命,并验证了这些方法的可行性和实用性,最后提出了高应力焊点相应的工艺设计优化措施,对提高焊点可靠性具有重要的指导作用。     

用时域反射仪对先进BGA封装中的封装故障隔离(英文)

集成电路封装技术变得越来越复杂,其制造的故障分析(FA)十分复杂。介绍了用时域反射仪对先进封装中的故障隔离技术,这种尝试是通过比较法进行研究的。通过在球栅阵列倒装-芯片(fcBGA)和低外形细节距球栅阵列堆叠芯片(stacked-dieLFBGA)封装中采用时域反射仪并在分析中卓越的实施证明了这种方法是可行的,其中包括信号质量改善以及范围选择。并使用软件模拟来观测在各种故障模式下的时域反射仪信号,以便以不同的故障模式研究时域反射仪性能。得到的观测结果有助于在封装中用时域反射仪进行故障分析隔离。     

气密性陶瓷封装PIND失效分析及解决方案

气密性陶瓷封装腔体内的自由粒子会严重影响到器件的可靠性。减少封装腔体内自由粒子数量,提高PIND合格率是气密性封装的主要技术之一。文章就陶瓷外壳封装集成电路PIND失效进行了分析,指出其主要原因,如外壳内部有瓷颗粒、芯片边缘未脱落的硅碴(屑)、芯片边沿的粘接材料卷起、脱落的粘接材料碎片、键合丝(或尾丝)、悬伸的合金焊料、封帽飞溅的合金焊料、平行缝焊打火飞溅的焊屑等,并提出了在封装工艺过程中如何对可能产生自由粒子的因素采取有效预防措施。最终使电路的粒子碰撞噪声检测合格品率达到98%以上,达到实际应用要求。     

倒装焊器件的密封技术

倒装焊的底部填充属非气密性封装,并且受倒装焊凸点焊料熔点、底部填充有机材料耐温限制,使得倒装焊器件的密封结构设计和工艺设计受限。文章结合气密性器件使用要求,设计了两种不改变现行倒装焊器件制造工艺、器件总体结构[3]的密封技术,经过分析论证以及工艺实验,确认其是可行的。密封的器件能够满足MIL-883G中有关气密性、内部水汽含量、耐腐蚀(盐雾)、耐湿以及机械试验等[6~7],密封结构、密封工艺均是在现有封装工艺条件基础上进行,具有非常强的可行性。     

Recent advances in modeling the underfill process in flip-chip packaging

Flip-chip underfill process is a very important step in the flip-chip packaging technology because of its great impact on the reliability of the electronic devices. In this technology, underfill is used to redistribute the thermo-mechanical stress generated from the mismatch of the coefficient of thermal expansion between silicon die and organic substrate for increasing the reliability of flip-chip packaging. In this article, the models which have been used to describe the properties of underfill flow driven by capillary action are discussed. The models included apply to Newtonian and non-Newtonian behavior with and without the solder bump resistance for the purpose of understanding the behavior of underfill flow in flip-chip packaging.     

凸点芯片倒装焊接技术

凸点芯片倒装焊接是一种具有发展潜力的芯片互连工艺技术。目前主要有C4、热超声和导电粘接剂等工艺方法,本文介绍了这三种工艺的技术特点、工艺流程及应用领域。     

倒装片可修复底部填充材料的研究现状及发展

有机基板上的倒装芯片一般采用底部填充技术以提高其封装的可靠性.有缺陷的芯片在倒装后难以进行返工替换,使得倒装芯片技术成本提高,限制了此技术的应用.提出新型可修复底部填充材料的开发成为解决这一问题的有效途径.介绍了倒装芯片的可修复底部填充技术和可应用于可修复底部填充材料的技术要求,并综述了国内外对于可修复底部填充材料的研究现状.     

适用于高密度封装的失效分析技术及其应用

高密度封装技术在近些年迅猛发展,同时也给失效分析过程带来新的挑战.常规的失效分析手段难以满足结构复杂、线宽微小的高密度封装分析需求,需要针对具体分析对象对分析手法进行调整和改进.介绍了X射线、计算机辅助层析成像(CT)技术、微探针和多方法联用等失效分析技术,分析了其原理和适用于高密度封装的优势.并结合两个高密度封装失效分析案例,具体介绍了其在案例中的使用阶段和应用方法,成功找到失效原因.最后总结了各方法在高密度封装失效分析中应用的优势、不足和适用范围.     

微电子封装技术的新趋势

本文从应用的观点出发简要介绍了各种封装技术在新世纪中的发展趋势。论述了如CSP、BGA 及倒装芯片等先进封装技术在微电子工业中所发挥的重要作用。     

LED典型失效机理

鉴于LED芯片尺寸较小,散热和成本的压力,LED封装难度很大,暴露出来的可靠性问题也最多。LED失效后,往往能够通过电参数测试、内部形貌分析、剖面检查、SEM检查等方法暴露失效现象、分析出失效机理,最终提出改进意见,提高器件的良品率。根据失效分析实例剖析了LED典型失效机理:LED芯片缺陷和腐蚀;LED芯片粘结用导电胶腐蚀、使用不当导致开路或短路;LED芯片金丝键合损伤;LED封装结构设计不当,导致机械应力集中损伤芯片;LED器件使用不当——过流烧毁、ESD损伤、焊接不良或焊料迁移。并分别提出了相应的改进建议。