板級SAC-Re BGA無鉛焊點剪切性能研究
發(fā)布時間：2021-04-06 21:51
隨著電子封裝形式的不斷發(fā)展,BGA封裝技術以其較高的I/O引口數(shù)、貼裝成品率及良好的成形性等優(yōu)點得到了廣泛的應用。BGA焊點在服役過程中將不可避免的受到因電阻通電而產(chǎn)生的溫度載荷,在此環(huán)境下,因各部組件熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的變形和外部的隨機載荷的作用將會對焊點產(chǎn)生剪切應力,導致焊點的失效形式主要為剪切斷裂。在本文之前已經(jīng)有研究證明BGA焊點在單板結構中和板級結構中所表現(xiàn)出的剪切性能存在較大差異,其中BGA焊點在單板結構中的研究目的主要為傾向于評價釬料自身的特性,相比之下,BGA焊點在板級結構中的所處環(huán)境與焊點的實際服役環(huán)境更為相似,其研究目的主要為評價焊點整體的可靠性。因此研究板級BGA焊點的剪切力學性能就顯得十分具有實際意義。本文選取添加稀土元素La和Ce的低銀釬料Sn0.3Ag0.7Cu-0.07La-0.05Ce為主要研究對象,同時選擇高銀釬料Sn3.0Ag0.5Cu和低銀釬料Sn0.3Ag0.7Cu研究板級SAC-Re BGA無鉛焊點的剪切力學性能。研究不同回流溫度（260℃、270℃、280℃、290℃、300℃）、不同回流循環(huán)次數(shù)（1次、3次、5次）、不同焊盤尺寸（700μ...
【文章來源】：哈爾濱理工大學黑龍江省
【文章頁數(shù)】：62 頁
【學位級別】：碩士
【圖文】：
板級BGA點制備示意圖
板級 BGA焊點的剪切高度為 1500 μm(即推刀作用于上板中心)，剪切速度為 0.5 mm/s。圖2-2 為單板焊點與板級焊點剪切示意圖。a) b) c)
(a) 橫向剪切 (b) 縱向剪切 (c) 三角剪切圖 2-3 剪切載荷方向示意圖Fig.2-3 Schematic diagram of shear load direction2.3.3 微觀形貌觀察在回流焊接后，為研究改變參數(shù)對焊點 IMC 形貌的影響，本文制備金相試樣以觀察焊點 IMC 形貌的變化。金相顯微鏡為 01ympus-GX71 多功能金相顯微鏡，在觀察前需對焊點進行鑲嵌、打磨、拋光和腐蝕。首先通過自制鑲樣模具對焊點進行鑲嵌，將焊點置于模具中央，注入按一定比例混合的自凝牙托水與牙托粉，待其凝固后，對式樣進行打磨。打磨時依次使用 80#、600#、1200#、1500#、2000#、2500#金相水砂紙進行預磨，粗磨及細磨，每一道砂紙更換時需保持試樣表面劃痕方向一致，且無過大過深劃痕存在。拋光時使用 0.5 μm 金剛石金相拋光劑，拋光完成后，試樣表面光滑，基本無劃痕存在。腐蝕溶液為 0.8 %HCl 與 99.20 %無水乙醇混合液，試樣腐蝕 3 s后用清水沖洗，為防止試驗被氧化，需在腐蝕后盡快使用金相顯微鏡觀察。本文為觀察 BGA 焊點斷口微觀形貌，在剪切試驗之后，對斷裂后試樣做噴金處理，并對試樣妥善保存，防止斷口遭受二次破壞。斷口觀察設備為荷蘭飛
【參考文獻】：
期刊論文
[1]剪切載荷下BGA單板結構與板級結構焊點尺寸效應[J]. 賈克明,王麗鳳,張世勇. 焊接學報. 2018(06)
[2]窄節(jié)距焊料凸點成形及焊盤尺寸對抗剪強度和微觀組織的影響[J]. 劉子玉,蔡堅,王謙,何熙,張龍. 焊接學報. 2015(11)
[3]焊點排布方式對激光點焊-膠接復合接頭斷裂過程的影響[J]. 馬軼男,陶汪,陳彥賓,王銘茂. 中國激光. 2013(10)
[4]焊接溫度對WC-Co硬質合金與低碳鋼真空釬焊的影響[J]. 張光明,陳洪生,馮可芹,萬維財,熊計. 熱加工工藝. 2013(17)
[5]BGA植球工藝技術[J]. 李丙旺,吳慧,向圓,謝斌. 電子與封裝. 2013(06)
[6]Sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni/Cu微焊點剪切強度與斷口的研究[J]. 谷柏松,孟工戈,孫鳳蓮,劉超,劉海明. 電子元件與材料. 2013(03)
[7]回流次數(shù)對Sn3.8Ag0.7Cu-xNi/Ni焊點的影響[J]. 劉平,顧小龍,姚琲,趙新兵,劉曉剛. 電子元件與材料. 2011(06)
[8]SnAgCu無鉛微焊點剪切力學性能的體積效應[J]. 王春青,王學林,田艷紅. 焊接學報. 2011(04)
[9]焊球植球凸塊工藝的可靠性研究[J]. 肖啟明,汪輝. 半導體技術. 2010(12)
[10]板級跌落試驗下BGA焊球的疲勞裂紋行為研究[J]. 樊平躍,祁波,王家楫. 半導體技術. 2008(07)
博士論文
[1]SnAgCu系無鉛焊點可靠性及相關理論研究[D]. 張亮.南京航空航天大學 2011
碩士論文
[1]SnAgCu無鉛微焊點的剪切性能研究[D]. 楊文宣.哈爾濱理工大學 2013
[2]BGA結構Sn3.0Ag0.5Cu焊點剪切斷裂行為及體積效應的有限元模擬與實驗研究[D]. 夏建民.華南理工大學 2011
[3]SnAgCu/Cu界面金屬間化合物長大規(guī)律[D]. 李鳳輝.北京工業(yè)大學 2007
本文編號：3122214
【文章來源】：哈爾濱理工大學黑龍江省
【文章頁數(shù)】：62 頁
【學位級別】：碩士
【圖文】：
板級BGA點制備示意圖
板級 BGA焊點的剪切高度為 1500 μm(即推刀作用于上板中心)，剪切速度為 0.5 mm/s。圖2-2 為單板焊點與板級焊點剪切示意圖。a) b) c)
(a) 橫向剪切 (b) 縱向剪切 (c) 三角剪切圖 2-3 剪切載荷方向示意圖Fig.2-3 Schematic diagram of shear load direction2.3.3 微觀形貌觀察在回流焊接后，為研究改變參數(shù)對焊點 IMC 形貌的影響，本文制備金相試樣以觀察焊點 IMC 形貌的變化。金相顯微鏡為 01ympus-GX71 多功能金相顯微鏡，在觀察前需對焊點進行鑲嵌、打磨、拋光和腐蝕。首先通過自制鑲樣模具對焊點進行鑲嵌，將焊點置于模具中央，注入按一定比例混合的自凝牙托水與牙托粉，待其凝固后，對式樣進行打磨。打磨時依次使用 80#、600#、1200#、1500#、2000#、2500#金相水砂紙進行預磨，粗磨及細磨，每一道砂紙更換時需保持試樣表面劃痕方向一致，且無過大過深劃痕存在。拋光時使用 0.5 μm 金剛石金相拋光劑，拋光完成后，試樣表面光滑，基本無劃痕存在。腐蝕溶液為 0.8 %HCl 與 99.20 %無水乙醇混合液，試樣腐蝕 3 s后用清水沖洗，為防止試驗被氧化，需在腐蝕后盡快使用金相顯微鏡觀察。本文為觀察 BGA 焊點斷口微觀形貌，在剪切試驗之后，對斷裂后試樣做噴金處理，并對試樣妥善保存，防止斷口遭受二次破壞。斷口觀察設備為荷蘭飛
【參考文獻】：
期刊論文
[1]剪切載荷下BGA單板結構與板級結構焊點尺寸效應[J]. 賈克明,王麗鳳,張世勇. 焊接學報. 2018(06)
[2]窄節(jié)距焊料凸點成形及焊盤尺寸對抗剪強度和微觀組織的影響[J]. 劉子玉,蔡堅,王謙,何熙,張龍. 焊接學報. 2015(11)
[3]焊點排布方式對激光點焊-膠接復合接頭斷裂過程的影響[J]. 馬軼男,陶汪,陳彥賓,王銘茂. 中國激光. 2013(10)
[4]焊接溫度對WC-Co硬質合金與低碳鋼真空釬焊的影響[J]. 張光明,陳洪生,馮可芹,萬維財,熊計. 熱加工工藝. 2013(17)
[5]BGA植球工藝技術[J]. 李丙旺,吳慧,向圓,謝斌. 電子與封裝. 2013(06)
[6]Sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni/Cu微焊點剪切強度與斷口的研究[J]. 谷柏松,孟工戈,孫鳳蓮,劉超,劉海明. 電子元件與材料. 2013(03)
[7]回流次數(shù)對Sn3.8Ag0.7Cu-xNi/Ni焊點的影響[J]. 劉平,顧小龍,姚琲,趙新兵,劉曉剛. 電子元件與材料. 2011(06)
[8]SnAgCu無鉛微焊點剪切力學性能的體積效應[J]. 王春青,王學林,田艷紅. 焊接學報. 2011(04)
[9]焊球植球凸塊工藝的可靠性研究[J]. 肖啟明,汪輝. 半導體技術. 2010(12)
[10]板級跌落試驗下BGA焊球的疲勞裂紋行為研究[J]. 樊平躍,祁波,王家楫. 半導體技術. 2008(07)
博士論文
[1]SnAgCu系無鉛焊點可靠性及相關理論研究[D]. 張亮.南京航空航天大學 2011
碩士論文
[1]SnAgCu無鉛微焊點的剪切性能研究[D]. 楊文宣.哈爾濱理工大學 2013
[2]BGA結構Sn3.0Ag0.5Cu焊點剪切斷裂行為及體積效應的有限元模擬與實驗研究[D]. 夏建民.華南理工大學 2011
[3]SnAgCu/Cu界面金屬間化合物長大規(guī)律[D]. 李鳳輝.北京工業(yè)大學 2007
本文編號：3122214
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