化學鍍鎳工藝因其無需掩膜、區(qū)域選擇性好和非電鍍等特點,被廣泛應用于電子封裝工業(yè)中的沉積工藝。研究了陶瓷球柵陣列（CBGA）封裝中Ni-B/Ni-P焊盤鍍層結構對焊點性能的影響。結果表明,高溫老化過程中,焊點界面金屬間化合物（IMC）厚度的增加與老化時間的平方根呈正比關系,Ni-P焊盤與Sn Pb之間形成的金屬間化合物呈片狀或塊狀,而Ni-B焊盤與Sn Pb焊料之間形成的金屬間化合物呈鵝卵石狀,Ni-B焊盤上焊點界面IMC更厚、生長速率更快。隨著老化時間的增加,兩種焊點剪切力均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,Ni-B焊盤上焊點剪切強度更高。 

【文章來源】：半導體技術. 2017,42(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

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匣?匝椋?⒍岳匣??討?焊點外觀、空洞和焊點剪切力進行檢測。試驗結果表明，隨著老化時間的推移，焊點表面從初始的光滑亮澤逐漸變得粗糙，同時植球回流過程中起冶金連接作用的63Sn37Pb共晶焊料處也出現(xiàn)了不同程度的鼓起，老化時間越長，鼓起越多，如圖2所示。而Ni-P和Ni-B兩種焊盤上焊點外觀和變化規(guī)律均相似。引起焊點表面出現(xiàn)鼓起原因可能是，高溫老化過程中低溫焊料與焊盤金屬之間發(fā)生固相擴散和相變，存在組織粗化、合并長大的過程，組織結構和成分的變化導致了焊點局部體積膨脹，宏觀表現(xiàn)為焊點表面鼓起。圖2150℃存儲過程中的CBGA焊點外觀Fig.2AppearancesofCBGAsolderjointsduringhightemperaturestore(150℃)采用X射線檢測技術對高溫老化過程中的焊點內(nèi)部空洞進行檢測，圖3是高溫存儲過程中CBGA焊點內(nèi)部空洞分布圖，圖4是CBGA焊點空洞率(Q)隨著高溫存儲時間(t)的變化曲線�？梢姡邷卮鎯^程中，Ni-P和Ni-B兩種焊盤上焊點空洞率和分布無明顯區(qū)別，隨著高溫老化時間的增加，

呂曉瑞等:Ni-B/Ni-P焊盤結構對CBGA植球焊點性能的影響櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶136半導體技術第42卷第2期2017年2月焊點內(nèi)部空洞均有不同程度增多、增大的趨勢。(a)Ni-P焊盤上焊點空洞(b)Ni-B焊盤上焊點空洞圖3高溫存儲過程中的CBGA焊點內(nèi)部空洞(a為植球后，b為49h，c為100h，d為196h，e為484h)Fig.3VoidsintheCBGAsolderjointduringhightempera-turestore(a．a(chǎn)sreflow，b．49h，c．100h，d．196h，e．484h)圖4CBGA焊點空洞率隨高溫存儲時間的變化曲線Fig.4ChangecurvesofvoidsintheCBGAsolderjointduringthehightemperaturestoragetime這可能是因為，高溫存儲過程中焊點界面金屬之間組織相變和粗化的同時，在回流過程中殘留在焊點內(nèi)部未及時揮發(fā)溢出的助焊劑在高溫環(huán)境作用下繼續(xù)揮發(fā)，兩者共同作用下導致了焊點內(nèi)部空洞的合并、長大和增多。焊點內(nèi)部少量的空洞有利于阻止焊點內(nèi)部位錯滑移，減緩焊點內(nèi)應力作用下的裂紋擴展，一定程度上提高焊點可靠性。但過多的空洞會顯著減小焊點冶金互連的有效橫截面積，從而降低焊點強度。所以采取有效措施促使回流焊接過程中焊點內(nèi)部助焊劑的揮發(fā)和空洞的溢出是提高焊點質量和長期可靠性的關鍵。2.2Ni-B/Ni-P焊盤對CBGA焊點力學性能的影響CBGA植球器件在服役過程中，焊點會承受由于器件基體和PCB基板熱膨脹系數(shù)不匹配導致的剪切應力，剪切應力導致焊點內(nèi)部裂紋的萌生和擴展進而導致焊點開裂失效，這是造成CBGA焊點裝聯(lián)失效的主要因素之一，所以焊點抗剪切強度是表征其工藝可靠性的關鍵指標。剪切力測試的焊點斷裂失效模式有韌性斷裂和脆性斷裂兩種。當焊料本身強度底于焊點界面冶金連接強度時，斷裂發(fā)生在

【參考文獻】：
碩士論文
[1]球柵陣列封裝焊點的失效分析及熱應力模擬[D]. 顧永蓮.電子科技大學 2005



本文編號：3005057