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BGA焊点剪切性能的评价.pdf
第38卷 第3期 稀有金属材料与工程 V01.38,No.3
2009玺 3月 RAREM[ETAI,MATERIALSANDENGINEERING March2009
BGA焊点剪切性能的评价
于 洋,史耀武,夏志东,雷永平,郭 福,李晓延
(北京工业大学,北京100022)
摘要:设计了用单个微焊球和两块带焊盘的FR4板焊接而成的搭接接头,研究了不同稀土含量及不同加载速率对接
头强度及塑性的影响。结果表明,微量稀土(质量分数0.25%)不但能提高焊点的剪切强度,而且可以改善焊点的塑性。
而当稀土含量进一步增加时,焊点的强度及塑性均下降。焊点的剪切强度及伸长量随应变速率的增加而增加。通过对
焊点显微组织的分析可知。微量稀土可显著细化焊点的显微组织,特别是抑制了钎料内部及界面处金属问化合物的生
长,从而改善了焊点的力学性能。对断口形貌的分析同样证明了伸长量随剪切速率增加而增加。
关键词:微焊球;球栅阵列封装:剪切强度
中图法分类号:TG401 文献标识码:A 文章编号:1002.185X(2009)03.0468.05
随着终端消费电子产品朝“轻、薄、短、小”及 直径为0.3mm。具体的设备信息及生产工艺见文献pj。
多功能化方向发展,迫使集成电路封装技术向高密度 自行设计单焊点BOA接头,如图1所示。接头
化、小型化、集成化的方向演变,BGA封装正是为 由一个微焊球和两块带焊盘的FR4板组成,板厚为0.5
适应这种发展而出现的一种新型封装技术,BGA技 mm,焊盘直径为0.6mm,焊盘下金属为Au/Ni(P)/Cu,
术的优点是为芯片具有高密度I/O端子提供可能性。 厚度分别为25~32/10~15/0.5
Ixm。
在BGA封装中芯片与PCB基板是靠排列成栅格的小 钎焊过程如图1所示。清洗焊球和基板并干燥,
球相连。这些小球既起到机械连接作用又起到信号传 在单块基板上植球并回流,回流工艺如图2所示。把
输作用,所以必须具有高的可靠性。另外,近年来无 经过一次回流的基板倒放在另一块基板上,两接头之
铅焊料的研究和开发日益受到重视l卜31,各国及欧盟 间预置等高垫片来保证焊球塌陷后的高度,通过模具
均颁布了法令来限制Pb在电子产品中的应用。所以 进行再次回流,回流焊工艺同上。
在全球无铅化趋势的大环境下,研究无铅焊点在各种
服役条件下的可靠性问题成为研究的焦点[4,51。而了 ●一Solderball
substrate
匠露双四2邸翻—·一PCB
解焊点在各种机械载荷或热载荷下的应力和应变分
布或确定其应力.应变曲线对分析焊点可靠性有很大
的帮助。
关于应变速率对无铅钎料拉伸性能影响已有很多
报道【6,7】,但对于应变速率对BGA焊点性能影响的研 匿
究报道却非常有限。本实验应用均匀射流断裂法生产
Sn.3.8Ag.0.7Cu.I也BGA微焊球。自行设计具有单个 图1接头及焊接方法
Soldered and
焊点的BGA接头。研究拉伸速率对BGA焊点应力、 Fig.1 specimenpreparation
伸长量及断口形貌的影响。
把焊后的接头进行清洗并干燥,放入干燥皿中静置
1 实验
1000
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