微电子组装焊点可靠性的研究现状.pdfVIP

． 专题综述 t缛搭 微 电子组装焊点可靠性的研究现状 南京航空航天大学材料科学与技术学院(21o0l6) 盛 重 薛松柏 张 亮 皋利利 摘要 随着微电子技术的发展，组装密度的不断提高，一个焊点的破坏往往导致整个封装结构的失效，因此， 焊点的可靠性越来越受到人们的重视。综合介绍了无铅化焊接由于钎料的差异与工艺参数的调整给焊点可靠性 带来的相关问题，此外 ，对焊点的失效机理进行了分析，并进一步讨论了影响焊点可靠性的因素及解决方案。 关键词： 焊点 焊接工艺 失效机理 可靠性 中图分类号：TG115．28 制有害物质在 电子电器产品中的使用，并透过妥善的 0 前 言 回收及处理废弃电子电器产品达到保护人类健康的目 现代电子信息技术依赖于微 电子技术的发展，而 的。此外，随着电子封装与组装技术的迅速发展，焊点 电子技术发展 同样受微 电子封装技术的影响，并逐渐 越来越小，传统的锡铅钎料在常温下就能发生蠕变，已 发展成为一种多学科交叉的热 门技术，同时微 电子技 不能满足可靠性要求 j，因此，寻找替代铅的无铅钎料 术的发展，又极大地推动了封装形式的不断出新。近 的趋势与呼声越来越大，对于无铅钎料的开发和研究 年来电子产品朝轻、薄、短、小及高功能发展，封装形式 也是刻不容缓。根据多年的研究证明，锡铅钎料能够 也随着通讯产品朝高频化、高 I／O数及小型化的趋势 实现与母材形成 良好的连接在于 Sn能够于Cu、Ni、Ag 演变。封装技术的发展可分为三个阶段，第一阶段为 等母材金属之间形成金属间化合物，从而钎料在金属 20世纪 80年代 以前，封装 的主体技术是针脚插装 表面具有良好的铺展性，进而形成可靠性连接，因此以 H，其特点是插孑L安装到PCB上；第二阶段从 2O世 sn为基体元素成为寻找无铅钎料的基本要求。现有的 纪80年代中期开始，以SMT技术衍生出的SOP、PLCC、 研究表明，在回流焊工艺中，SnAgCu系合金是最有可 SOJ、QFP封装方式成为最热 门的组装技术，它通过细 能替代 SnPb钎料的无铅钎料。 微的引线将集成电路贴装到PCB板上，生产 自动化程 无铅焊接与封装是对新一代 电子产品的基本要 度得到很大的提高；第三阶段为2O世纪90年代，随着 求，文 中通过 已有的研究成果，分 析对 比 SnPb和 器件封装尺寸的进一步小型化，出现了许多新的封装 SnAgCu的回流焊工艺区别与性能表现，并对焊点的失 技术和封装形式，最具代表性的有 BGA、Flip—Chip、 效机理与可靠性问题给予分析与讨论，为微 电子连接 MCM、CSP、DCA等 。 技术的研究提供一定的理论依据。 电子组装中焊点可靠性是决定产品质量关键的一 环，焊点的最主要作用是实现芯片与外电路、元器件之 1 钎料及工艺特点 间的电气连接。一般最常选用的焊接材料为锡铅合 20世纪80年代开始流行的表面组装工艺技术是 金，主要因其熔点低 (183℃)、润湿性高、抗腐蚀性佳， 电子装联工业的一次革命性突破，它提高了印刷电路 加上成本低廉而被广泛使用于半导体、电子、通讯、汽 板的组装密度，促使电子产品向小型化方向发展。