(2)SCSP封(feng)裝(zhuang)。SCSP封(feng)裝(zhuang)如圖2所示(shi),是(shi)一個塑模BGA封(feng)裝(zhuang),可以裝(zhuang)入兩(liang)個或更多的CSP芯片。這種堆疊式封(feng)裝(zhuang)的總(zong)封(feng)裝(zhuang)高度是(shi)1.4mm,間距0.8mm,植(zhi)球之前(qian)量得的錫球直徑為0.4mm。
表1 實驗(yan)DOE
(1)試(shi)(shi)驗條件。落體(ti)(ti)(ti)試(shi)(shi)驗對(dui)(dui)象(xiang)是(shi)板級(ji),而(er)非系統級(ji),試(shi)(shi)驗采(cai)用(yong)0.43kg的(de)金屬(shu)載體(ti)(ti)(ti),從1.5m的(de)高度落到橡膠平(ping)臺上(shang)(shang),PCB只(zhi)在4個角(jiao)上(shang)(shang)用(yong)螺釘進(jin)行固定。測試(shi)(shi)時落體(ti)(ti)(ti)采(cai)用(yong)板面(mian)朝(chao)下這(zhe)一嚴(yan)格的(de)情況進(jin)行。試(shi)(shi)驗次數達到50次以上(shang)(shang),直到失效。落體(ti)(ti)(ti)測試(shi)(shi)裝置如圖(tu)3所示。為了得出每種工藝條件下的(de)平(ping)均失效時間,對(dui)(dui)測試(shi)(shi)結果作了統計(ji)分析計(ji)算。
●斜(xie)坡式曲線、較低(di)的(de)(de)(de)峰(feng)值溫度和較短的(de)(de)(de)液相時間(30~60s)將導致所(suo)評估的(de)(de)(de)兩種封裝的(de)(de)(de)焊(han)點(dian)不可接受(shou)。圖4展示的(de)(de)(de)是一個(ge)缺陷(xian)焊(han)點(dian)的(de)(de)(de)剖面。涂(tu)上去的(de)(de)(de)焊(han)膏已經再流,但(dan)沒(mei)有(you)熔合形成(cheng)一個(ge)連續的(de)(de)(de)焊(han)接點(dian)。
根(gen)據(ju)試(shi)(shi)驗(yan)結果得出的失效(xiao)數據(ju)作(zuo)出威布(bu)爾分(fen)(fen)布(bu)。測試(shi)(shi)持(chi)續時間為典型的1500~2 000個(ge)(ge)周期(qi)。測試(shi)(shi)目(mu)標(biao)是在800個(ge)(ge)周期(qi)內(nei),威布(bu)爾分(fen)(fen)布(bu)置(zhi)信度(du)95%的前提下,失效(xiao)率小(xiao)于(yu)5%。
(1)圖6所示的(de)釬料與板面之間產生(sheng)(sheng)徹底的(de)界(jie)面分離。這種失效產生(sheng)(sheng)在Ni-Sn化(hua)合層與Ni鍍層之間。
(2)圖7所示的這個失效位于焊點(dian)封裝側靠(kao)近金(jin)屬化(hua)合(he)物界(jie)面的地方(fang),裂縫始(shi)于釬料(liao)(liao),并向金(jin)屬化(hua)合(he)物界(jie)面延伸,或止于釬料(liao)(liao)但非常靠(kao)近金(jin)屬化(hua)合(he)物界(jie)面。
(3)過孔(kong)(kong)(kong)裂縫(feng)發生在早(zao)期(qi)失效單元中。早(zao)期(qi)失效的(de)過孔(kong)(kong)(kong)裂縫(feng)由(you)于(yu)鍍覆不均(jun)勻所致。裂縫(feng)起(qi)于(yu)過孔(kong)(kong)(kong)底部,這里的(de)鍍覆較薄(bo)。圖(tu)8顯示了一個過孔(kong)(kong)(kong)裂縫(feng)的(de)例子。
根據(ju)跌(die)落(luo)試(shi)驗(yan)早期失效(xiao)結果分析,說明(ming)這(zhe)(zhe)(zhe)些失效(xiao)或者(zhe)是(shi)由(you)于過(guo)孔(kong)裂(lie)縫(feng),或者(zhe)是(shi)由(you)于釬料(liao)與PCB之(zhi)間徹(che)底的界面(mian)分離所(suo)(suo)致。進一(yi)步考(kao)察釬料(liao)與PCB之(zhi)間整齊(qi)的界面(mian)分離情況,后(hou)發(fa)現(xian),產生這(zhe)(zhe)(zhe)種失效(xiao)模式(shi)的單元(yuan)都是(shi)ENIG Ni/Au板(ban)。這(zhe)(zhe)(zhe)種早期失效(xiao)在跌(die)落(luo)試(shi)驗(yan)中表現(xian)得(de)比在溫度(du)循環(huan)試(shi)驗(yan)中更(geng)突出(chu)。這(zhe)(zhe)(zhe)種失效(xiao)被確定(ding)為(wei)所(suo)(suo)謂的“黑(hei)焊(han)盤”缺陷(xian)。在裂(lie)縫(feng)界面(mian)檢測到磷含量較(jiao)高,裂(lie)縫(feng)呈渣化,如圖9所(suo)(suo)示。
在(zai)溫度循環試驗中,大多(duo)數早期失(shi)效發生在(zai)峰值溫度為(wei)208℃,183℃以(yi)上(shang)持(chi)續時間為(wei)60~90s,斜(xie)坡(po)式曲線的(de)(de)工藝條件下。這類失(shi)效在(zai) ENIG Ni/Au板上(shang)表現(xian)得更突出。斷面(mian)分(fen)析(xi)表明,焊點在(zai)BGA的(de)(de)SAC釬料球(qiu)(SAC405)與Sn37Pb釬料之間沒(mei)有完全熔合,如(ru)圖(tu)10所示。
在溫度循環試驗中,早(zao)期失效發(fa)生在封裝側。多(duo)半可(ke)能是由(you)于阻焊膜定位問題和釬料球偏離(li)有關。
(3)ENIG Ni/Au和(he)其他板(ban)面上的“黑焊(han)盤”缺陷影響了實驗數據。當板(ban)子(zi)本(ben)身存(cun)在缺陷時,SAC釬料球BGA和(he)SnPb焊(han)膏組件在機械(xie)沖擊(ji)負載下的失效風(feng)險很高。
文章出自:可靠性雜壇