论文部分内容阅读
无铅环保法规的实施促使半导体业界向无铅封装过渡,但在过渡期间会存在无铅(SnAgCu) BGA元件用有铅锡膏组装的向后兼容工艺,其兼容性备受关注。在实际生产中,向后兼容组装在有铅回流温度下形成的焊点出现虚焊比率较大。本文在有铅炉温的基础上提高了回流温度并延长了回流时间,经多次验证此工艺条件下手机主板的坏机率较低,兼容性也较好;但产品在服役期内的可靠性还不明确,需做研究分析,找出坏机问题与可靠性更好的兼容性。本文先通过计算得出了比较优化的实验设计。然后比较了不同炉温曲线下形成的混合焊点外观和截面微观组织,着重研究了Pb相和界面金属间化合物(IMC Intermetallic Compound),发现Pb的分布和界面Pb的隔离对焊点可靠性有很大的影响。研究得到在233±3℃下Pb相呈孤岛状分布,平均跌落失效次数与225±3℃下的相当,比210±3℃和245±3℃下的好,跌落失效多为部分韧性断裂;同时也发现用高助焊剂含量锡膏的混合焊点平均跌落失效次数要比用低助焊剂含量的多。针对233±3℃下的混合焊点,发现有机可焊性保护膜OSP (Organic Solderability Preservatives)上的焊点比化镍沉金ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold)上的平均跌落失效次数略多;老化(150℃480h)后平均跌落失效次数OSP的比ENIG的略少;OSP上焊点破坏多在IMC与焊料之间,ENIG基板上焊点的断裂面更多地在IMC层中。混合焊点的热疲劳寿命开始比有铅的好比无铅的差,随后出现了一个交叉点呈现出比无铅略长的趋势,这与跌落实验的结果刚好相反。热循环实验的失效裂纹多分布于BGA靠近元件侧的中间部位,跌落实验的失效裂纹多分布在BGA靠近PCB侧边缘部位,这与应力产生的机理有关。本文基于实验结果和分析,参照Intel公司的标准,最终发现233±3℃下混合焊点的直通率与可靠性的兼容性良好。兼容性的优化需进一步的实验和研究。