無鉛面陣列IC封裝器件的板級可靠性研究.pdf

1、隨著微電子封裝技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了越來越多的微電子封裝器件。面陣列器件中芯片尺寸封裝(CSP),及球柵陣列封裝器件(BGA)在IC封裝中占有相當(dāng)重要的地位。尤其是晶圓級芯片封裝(WLCSP)正成為高端IC封裝的主流技術(shù)。器件的板極可靠性是指 PCB板上所有部分的可靠性問題,而焊點(diǎn)可靠性問題是板級可靠性問題最重要的一部分。實(shí)踐證明熱作用是芯片封裝組件失效破壞的主導(dǎo)因素,因此熱循環(huán)條件下的焊點(diǎn)可靠性研究有著非常重要的意義。另一方面,由于電子工

2、業(yè)對鉛的禁止,無鉛焊料成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。為此,本文基于大型有限元軟件Marc,對以應(yīng)用無鉛焊料的WLCSP形式的封裝器件和目前最常用的PBGA封裝器件進(jìn)行模擬,并在此基礎(chǔ)上對多種情況進(jìn)行對比分析,以此評價(jià)各種因素對其可靠性的影響,從而來提高該封裝的可靠性。
　　本文首先對無鉛焊料的應(yīng)用現(xiàn)狀及目前封裝可靠性問題進(jìn)行了概述,并選用Sn95.5Ag3.8Cu0.7無鉛焊料,對其蠕變特性進(jìn)行了測試,并利用Garofalo-Arrheninu

3、s雙曲線形公式對試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬和,得出相關(guān)參數(shù),并編制特定用戶子程序,使得該模型得以在Marc中實(shí)現(xiàn)。隨后,建立了PCB板上埋置微孔WLCSP器件和無微孔WLCSP的有限元二維模型,對兩種不同結(jié)構(gòu)的WLCSP器件的焊點(diǎn)進(jìn)行了應(yīng)力、應(yīng)變分析和比較,并作了壽命預(yù)測和比較。接著,又建立了結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜的PBGA器件,對其焊點(diǎn),芯片進(jìn)行了應(yīng)力應(yīng)變分析,并選用了另外兩種焊料 Sn96.5Ag3.5和Sn63Pb37焊料,并對三種不同焊料的焊球