2.5D硅转接板TSV结构研究

针对结构参数对TSV可靠性影响不明确的问题,文中采用有限元分析和模型简化的方法,分析了TSV结构在温度循环条件下的应力应变分布,并进一步研究了铜柱直径、SiO₂层厚度以及TSV节距等结构参数对TSV结构可靠性的影响。结果表明,采用文中的方法简化模型后得出的结果拟合度在0.95以上;在TSV结构上施加温度循环载荷时,在SiO₂界面会出现应力集中,而在钝化层中会出现应变增大;改变铜柱直径、绝缘层厚度和TSV节距将显著影响TSV结构的可靠性;减小填充铜的直径、增加SiO₂层的厚度、增加TSV节距,都将有助于减小TSV结构的最大应力。     

凸点材料的选择对器件疲劳特性的影响

为了研究凸点材料对器件疲劳特性的影响,采用非线性有限元分析方法、统一型黏塑性本构方程和Coffin-Manson修正方程,对Sn3.0Ag0.5Cu,Sn63Pb37和Pb90Sn10三种凸点材料倒装焊器件的热疲劳特性进行了系统研究,对三种凸点的疲劳寿命进行了预测,并对Sn3.0Ag0.5Cu和Pb90Sn10两种凸点材料倒装焊器件进行了温度循环试验.结果表明,仿真结果与试验结果基本吻合.在热循环过程中,凸点阵列中距离器件中心最远的焊点,应力和应变变化最剧烈,需重点关注这些危险焊点的可靠性;含铅凸点的热疲劳特性较无铅凸点更好,更适合应用于高可靠的场合;而且随着铅含量的增加,凸点的热疲劳特性越好,疲劳寿命越长.     

Sn3.0Ag0.5Cu/Cu无铅焊点剪切断裂行为的体积效应

采用直径范围为200—600μm的Sn3.0Ag0.5Cu无铅钎料球在Cu焊盘上制作热风重熔焊点,将重熔焊点在150℃下进行老化,并对重熔和老化焊点进行剪切测试.结果表明:重熔和老化后焊点的剪切强度都随体积的增大而减小,表现出显著的体积效应.SEM断面观察显示:较小体积焊点剪切断裂发生在钎料块体内部,表现出较好韧性;较大体积焊点则发生在近焊盘的界面处,呈现脆性断裂特征.焊盘界面处和钎料内部微观组织SEM观察表明:小体积焊点内部Ag_3Sn化合物以小颗粒状弥散分布,起到强化作用;而大体积焊点内部Ag_3Sn化合物为树枝网状分布,表现出硬脆性.金属间化合物(如Ag_3Sn和Cu_6Sn_5)的形貌和分布对焊点的断裂行为有显著的影响,是焊点剪切断裂行为体积效应的内在原因.     

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。     

CBGA封装植球清洗影响因素分析

清洗是CBGA封装中的一道重要工序,它对电子产品的质量和可靠性起着极为重要的作用。对于CBGA电子产品,植球后都需要进行严格有效的清洗,以去除残留助焊剂和污染物。主要介绍了CBGA植球回流焊后助焊剂清洗的基本原理,分析了清洗温度和清洗剂浓度对陶瓷基板上残留的助焊剂清洗效果的影响,并对其影响机理进行了深入剖析。结果表明,清洗温度为55℃～65℃、清洗剂浓度为8%~12%时,残留助焊剂的清洗效果最佳。     

陶瓷外壳质量对CBGA植球工艺质量的影响

随着陶瓷球栅阵列(CBGA)封装形式的产品被广泛应用,对其产品植球工艺质量的可靠性和一致性的要求也越来越严格,对原材料特别是对陶瓷外壳质量的控制是影响CBGA植球工艺质量的重要因素之一。以CBGA256和CBGA500封装形式的电路产品为例,通过焊盘的共面性、位置度和陶瓷表面的平面度三个方面来研究陶瓷外壳的质量对CBGA植球工艺质量的影响。     

铜带缠绕型焊柱装联结构的板级热-机械可靠性研究

陶瓷基板与印制电路板之间的热膨胀系数差异较大导致的热失配,和大尺寸、高质量带来的抗振动性能下降,是这类器件板级装联失效的主要原因。针对铜带缠绕型焊柱CCGA板级装联结构在温度循环和随机振动载荷下焊点的失效模式和失效机理进行研究。结果表明,最大应力应变点出现在铜带与焊柱接触界面铜带边缘处,裂纹沿铜带缠绕方向的焊柱横截面向内扩展最终导致开裂。由于铜带和焊柱材料弹性模量性能差异较大,铜带与柱芯接触界面存在应力突变现象,器件长期使用过程中会出现焊柱与铜带剥离进而导致互连失效。铜带材质的选择、铜带与柱芯缠绕质量是影响铜带缠绕型焊柱高可靠应用的关键,铜带与焊柱间良好的冶金互连、铜带间隙充分的焊料填充是有效提高铜带缠绕型焊柱的抗热/机械性能的主要途径。     

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.