塑料封装球栅阵列器件焊点的可靠性.pdfVIP

第 12 卷专辑 1 中国有色金属学报 2002 年 5 月 Vol. 12 S1 The Chinese Journal of Nonferrous Metals May 　2002 ( ) [ 文章编号] 1004 - 0609 2002 S1 - 0227 - 05 塑料封装球栅阵列器件焊点的可靠性① 张礼季 , 王 　莉 , 高 　霞 , 谢晓明 ( 中国科学院 上海微系统与信息技术研究所 上海新代车辆技术有限公司 , 上海 200050) ( ) [摘 　要] 对比了充胶和未充胶塑料封装球栅阵列 PB GA 器件在 - 40 ℃～125 ℃温度循环条件下的热疲劳寿 命 , 采用光学显微镜研究了失效样品焊点的失效机制 , 并分析了充胶提高器件热疲劳寿命的机制 。实验发现 : 底 充胶可使 PB GA 样品的寿命从 500 周提高到 2000 周以上 , 失效样品裂纹最先萌生于最外侧焊球中近硅芯片界面 外边缘处 , 界面处焊料组织粗化及界面脆性金属间化合物 Ni 3 Sn2 和 NiSn3 相的生成均促使裂纹沿该界面从焊球 边缘向中心扩展 。PB GA 焊点界面处裂纹的萌生和扩展是该处应力应变集中、焊料组织粗化以及生成脆性金属间 化合物等各种金属学和力学因素共同作用的结果 。 [ 关键词] 球栅阵列 ; 可靠性 ; 底充胶 ; 晶粒粗化 ; 金属间化合物 [ 中图分类号] TN 406 ; TG 115 　　　　　　　　　　　[ 文献标识码] A ( ) 　　球栅阵列封装技术 Ball grid array , B GA 问世 致剪切强度以及 B GA 器件的抗机械冲击以及震动 于 20 世纪 90 年代 , 该封装形式既具有十分高的封 性能的降低[7 , 8 ] 。而且 , 即使就热疲劳寿命而言 , 装密度 , 又具有优 良的电性能、低噪声 、低寄生电 未充胶 B GA 器件的寿命也不能满足某些领域的高 ( ( 可靠性要求 。与传统的四面引线扁平封装 Quad 感电容等优点; 同时和现有 的表面组装 Surface mount technology , SM T) 设备完全兼容 , 因而和芯 flat package) 相比, B GA 因缺少柔性引线吸收变形 , ( ) 焊点的可靠性问题也很突出。文献 [ 3 ]表明 , B GA 片级封装 Chip scale package , CSP 一起成为未来 电子封装的主流技术[1 ] 。 很少应用于航空等对可靠性要求较高的领域 。 B GA 源 自 IBM 公司发明的 C4 ( Controlled col 鉴于以上原因 , 本文中作者对比了两组 PB GA [2～4 ] ( ) lapse chip connection) 技术