化學(xué)鍍鎳工藝因其無需掩膜、區(qū)域選擇性好和非電鍍等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)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(jié)構(gòu)對(duì)焊點(diǎn)性能的影響。結(jié)果表明,高溫老化過程中,焊點(diǎn)界面金屬間化合物（IMC）厚度的增加與老化時(shí)間的平方根呈正比關(guān)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(diǎn)界面IMC更厚、生長(zhǎng)速率更快。隨著老化時(shí)間的增加,兩種焊點(diǎn)剪切力均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),Ni-B焊盤上焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度更高。 

【文章來源】：半導(dǎo)體技術(shù). 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(diǎn)外觀、空洞和焊點(diǎn)剪切力進(jìn)行檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著老化時(shí)間的推移，焊點(diǎn)表面從初始的光滑亮澤逐漸變得粗糙，同時(shí)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(shí)間越長(zhǎng)，鼓起越多，如圖2所示。而Ni-P和Ni-B兩種焊盤上焊點(diǎn)外觀和變化規(guī)律均相似。引起焊點(diǎn)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(kuò)散和相變，存在組織粗化、合并長(zhǎng)大的過程，組織結(jié)構(gòu)和成分的變化導(dǎo)致了焊點(diǎn)局部體積膨脹，宏觀表現(xiàn)為焊點(diǎn)表面鼓起。圖2150℃存儲(chǔ)過程中的CBGA焊點(diǎn)外觀Fig.2AppearancesofCBGAsolderjointsduringhightemperaturestore(150℃)采用X射線檢測(cè)技術(shù)對(duì)高溫老化過程中的焊點(diǎn)內(nèi)部空洞進(jìn)行檢測(cè)，圖3是高溫存儲(chǔ)過程中CBGA焊點(diǎn)內(nèi)部空洞分布圖，圖4是CBGA焊點(diǎn)空洞率(Q)隨著高溫存儲(chǔ)時(shí)間(t)的變化曲線�？梢�，高溫存儲(chǔ)過程中，Ni-P和Ni-B兩種焊盤上焊點(diǎn)空洞率和分布無明顯區(qū)別，隨著高溫老化時(shí)間的增加，

呂曉瑞等:Ni-B/Ni-P焊盤結(jié)構(gòu)對(duì)CBGA植球焊點(diǎn)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(dǎo)體技術(shù)第42卷第2期2017年2月焊點(diǎn)內(nèi)部空洞均有不同程度增多、增大的趨勢(shì)。(a)Ni-P焊盤上焊點(diǎn)空洞(b)Ni-B焊盤上焊點(diǎn)空洞圖3高溫存儲(chǔ)過程中的CBGA焊點(diǎn)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(diǎn)空洞率隨高溫存儲(chǔ)時(shí)間的變化曲線Fig.4ChangecurvesofvoidsintheCBGAsolderjointduringthehightemperaturestoragetime這可能是因?yàn)椋邷卮鎯?chǔ)過程中焊點(diǎn)界面金屬之間組織相變和粗化的同時(shí)，在回流過程中殘留在焊點(diǎn)內(nèi)部未及時(shí)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(dǎo)致了焊點(diǎn)內(nèi)部空洞的合并、長(zhǎng)大和增多。焊點(diǎn)內(nèi)部少量的空洞有利于阻止焊點(diǎn)內(nèi)部位錯(cuò)滑移，減緩焊點(diǎn)內(nèi)應(yīng)力作用下的裂紋擴(kuò)展，一定程度上提高焊點(diǎn)可靠性。但過多的空洞會(huì)顯著減小焊點(diǎn)冶金互連的有效橫截面積，從而降低焊點(diǎn)強(qiáng)度。所以采取有效措施促使回流焊接過程中焊點(diǎn)內(nèi)部助焊劑的揮發(fā)和空洞的溢出是提高焊點(diǎn)質(zhì)量和長(zhǎng)期可靠性的關(guān)鍵。2.2Ni-B/Ni-P焊盤對(duì)CBGA焊點(diǎn)力學(xué)性能的影響CBGA植球器件在服役過程中，焊點(diǎn)會(huì)承受由于器件基體和PCB基板熱膨脹系數(shù)不匹配導(dǎo)致的剪切應(yīng)力，剪切應(yīng)力導(dǎo)致焊點(diǎn)內(nèi)部裂紋的萌生和擴(kuò)展進(jìn)而導(dǎo)致焊點(diǎn)開裂失效，這是造成CBGA焊點(diǎn)裝聯(lián)失效的主要因素之一，所以焊點(diǎn)抗剪切強(qiáng)度是表征其工藝可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)。剪切力測(cè)試的焊點(diǎn)斷裂失效模式有韌性斷裂和脆性斷裂兩種。當(dāng)焊料本身強(qiáng)度底于焊點(diǎn)界面冶金連接強(qiáng)度時(shí)，斷裂發(fā)生在

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



本文編號(hào)：3005057