電路板級(jí)封裝粘接材料對(duì)CTBGA組件焊點(diǎn)可靠性的影響.pdf

1、隨著歐盟有害物質(zhì)限制(RestrictionofHazardousSubstances，簡(jiǎn)稱(chēng)RoHS)指令和我國(guó)《電子信息產(chǎn)品污染防治管理辦法》的實(shí)施，電子產(chǎn)品已全面進(jìn)入無(wú)鉛時(shí)代，薄型球柵陣列(ThinChipArrayBallGridArray，簡(jiǎn)稱(chēng)CTBGA)等先進(jìn)封裝的尺寸更小、焊點(diǎn)間距更窄，再加上無(wú)鉛焊點(diǎn)本身的易碎性，注定必須使用電路板級(jí)粘接材料來(lái)釋放應(yīng)力，為元件提供長(zhǎng)期保護(hù)。強(qiáng)大的市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)粘接材料技術(shù)逐步提高，越來(lái)越多的粘

2、接材料被研發(fā)。為了實(shí)現(xiàn)基于粘接材料技術(shù)的特定電子產(chǎn)品可靠性提升最大化，不同類(lèi)型粘接材料對(duì)焊點(diǎn)可靠性的影響成為亟須進(jìn)行的研究工作。
　　本文對(duì)當(dāng)前業(yè)界常用的八種粘接材料(涉及底部完全填充、底部部分填充、邊沿綁定和角落綁定四種粘接方式)對(duì)CTBGA組件焊點(diǎn)的機(jī)械彎曲、剪切、溫度循環(huán)和跌落可靠性進(jìn)行了研究，取得如下成果：
　　(1)可靠性試驗(yàn)表明上述粘接材料對(duì)焊點(diǎn)的機(jī)械彎曲、剪切和跌落可靠性分別有平均29.7％和27.0％和60.

3、0倍的改善：而對(duì)溫度循環(huán)可靠性則有32.7％的弱化作用。機(jī)械可靠性的改善得益于材料對(duì)機(jī)械應(yīng)力的緩沖或吸收效應(yīng)；而材料熱膨脹系數(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)CTE)在高于其玻璃轉(zhuǎn)換溫度后的急劇增加，使其與PCB以及焊點(diǎn)的CTE失配并最終導(dǎo)致焊點(diǎn)過(guò)早失效。
　　(2)對(duì)可靠性試驗(yàn)后樣品的失效分析試驗(yàn)顯示，機(jī)械彎曲試驗(yàn)中的焊點(diǎn)失效區(qū)域在可動(dòng)鐵砧左右兩側(cè)呈對(duì)稱(chēng)分布，焊點(diǎn)的斷裂位置絕大多數(shù)發(fā)生在PCB焊盤(pán)和PCB基材界面；剪切試驗(yàn)試驗(yàn)中焊點(diǎn)的斷裂位置多集中在PC

4、B焊盤(pán)和PCB基材界面以及元件焊盤(pán)和焊點(diǎn)界面，且呈現(xiàn)隨著粘接材料使用量的增加逐漸由以前者為主向以后者為主轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)；跌落試驗(yàn)中焊點(diǎn)的斷裂位置多集中在元件焊盤(pán)和焊點(diǎn)界面；而溫度循環(huán)試驗(yàn)中的焊點(diǎn)斷裂位置則多發(fā)生在靠近PCB焊盤(pán)和元件焊盤(pán)的焊點(diǎn)中，并呈現(xiàn)出不同于前三者脆性斷裂形式的疲勞斷裂形式。
　　(3)通過(guò)有限元模擬了焊點(diǎn)在上述可靠性試驗(yàn)中的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，基于3D有限元的彈性，塑性和蠕變模型印證了上述斷裂位置存在的應(yīng)力集中現(xiàn)象。