倒裝芯片裝聯(lián)工藝及多載荷條件下焊點(diǎn)可靠性評(píng)估研究.pdf

1、在電子封裝領(lǐng)域，倒裝芯片技術(shù)在移動(dòng)電子產(chǎn)品，多芯片模組，高頻通信和平板顯示模塊有重要的應(yīng)用。在所有的2D封裝形式中，芯片采用倒裝焊接直接貼裝于基板(flip chip on board，F(xiàn)C0B)提供了最高的封裝密度，然而，倒裝焊焊接工藝、材料選擇與可靠性仍需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。此外，電子產(chǎn)品的在實(shí)際服役環(huán)境會(huì)經(jīng)歷環(huán)境溫度的變化和電流載荷的沖擊，這說(shuō)明電遷移和熱機(jī)械疲勞會(huì)發(fā)生交互作用，因此單一模型不能解釋實(shí)際焊點(diǎn)的失效，因此有必要對(duì)焊點(diǎn)

2、在電流和熱沖擊耦合載荷下的可靠性進(jìn)行評(píng)估。
　　本文基于一款無(wú)鉛SAC305焊料凸點(diǎn)裸片，通過(guò)開(kāi)展正交實(shí)驗(yàn)獲得最佳的工藝條件組合，該工藝條件可實(shí)現(xiàn)芯片與基板最高互連強(qiáng)和最小的焊點(diǎn)空洞率。芯片剪切測(cè)試后樣品焊點(diǎn)的斷口位置主要位于芯片側(cè)焊料體中，表明焊點(diǎn)在剪切測(cè)試中的主要失效形式為韌性斷裂。
　　對(duì)無(wú)鉛SAC305倒裝焊點(diǎn)在熱沖擊載荷、電流載荷以及熱沖擊和電流耦合載荷下的可靠性進(jìn)行了測(cè)試。統(tǒng)計(jì)分析得到熱沖擊和電流耦合載荷時(shí)焊點(diǎn)平

3、均失效時(shí)間顯著低于單一載荷條件下焊點(diǎn)的平均失效時(shí)間，耦合載荷測(cè)試可減小測(cè)試時(shí)間。
　　焊點(diǎn)在熱沖擊載荷下的失效與焊點(diǎn)應(yīng)力集中區(qū)域發(fā)生再結(jié)晶改變微觀組織密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱沖擊使SAC305焊點(diǎn)局部微觀組織因再結(jié)晶發(fā)生了改變，在再結(jié)晶區(qū)域原始Sn晶界消失，原始Sn晶界之間的金屬間化合物顆粒粗化。室溫環(huán)境的電流加載(1.1×104 A/cm2)以及熱沖擊條件和電流耦合加載下，觀察到的失效焊點(diǎn)的主要失效形式均為焊點(diǎn)熔斷、焊盤(pán) Cu消耗導(dǎo)