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同其他封裝形式相比,倒裝焊技術(shù)在電子制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用更為廣泛,這是因為它在尺寸、性能、機(jī)動性、可靠性和成本等方面的優(yōu)勢,這是一種更加先進(jìn)的封裝技術(shù)。在倒裝焊技術(shù)中,帶焊點的芯片可以直接焊接到低值有機(jī)基板上,如FR-4印刷線路板,然后采用填充物進(jìn)行密封,與塑封器件類似,填充料密封可以顯著地減少芯片和基板熱膨脹系數(shù)(CTE)不匹配而產(chǎn)生剪切應(yīng)力,從而大大提高焊點的疲勞壽命。盡管如此,在密封填充物、芯片和基板間的界面仍然是主要影響可靠性的問題所在,如芯片裂紋、填充物裂紋和分層等等。裂紋在金屬間化合物(IMC)中很容易延伸并擴(kuò)張,金屬間化合物通常是在焊點與底層金屬化層(UBM)之間,所以,裂紋和分層影響到焊點疲勞壽命的提高。圖I所示是倒裝焊技術(shù)領(lǐng)域中幾種常見的潛在失效模式。
在本文中,HAST作為一個加速環(huán)境試驗,用于快速評估倒裝焊接在FR-4 基板上面陣分布焊點的可靠性。該試驗主要是通過加速侵蝕過程,從而大大縮短了可靠性評估時間。本次試驗樣品在經(jīng)過本文設(shè)計的HAST試驗后(見表1), 進(jìn)行了相關(guān)的可靠性分析和失效分析。試驗結(jié)果說明HAST能夠作為一個有效的可靠性試驗評價工具用于倒裝焊技術(shù)領(lǐng)域。
設(shè)計成雛菊鏈狀試驗電路的芯片(5。0x5。0mm)組裝到FR4基板上,該芯片采用電鍍基焊點{。藝沉積共晶焊點(63Sn/37Pb),在芯片表面濺射阻擋層Ti-W(1000A)和Cu(4000A), 焊點的平均高度為100μm, 焊點間距為450um,焊點面陣分布數(shù)量為I0x10(如圖 2所示)。密封填充物繞芯片邊沿90℃ 注入,然后固化。
所有試驗樣品都要進(jìn)行電性能測試和掃描聲學(xué)顯微鏡(SAM)檢查,以進(jìn)行HAST試驗前后的比較。試驗樣品的制造過程和檢測流程見表2所示。
對倒裝焊技術(shù)而言,密封填充物和芯片或基板間的分層和焊點可靠性一直是一個特別重要的課題。對塑封型器件的可靠性評價,多年來-直將雙85試驗作為標(biāo)準(zhǔn)評價試驗工具。本文提出采用加速環(huán)境試驗如HAST,對倒裝焊接在FR4基板上面陣分布的焊點進(jìn)行可靠性評價,試驗結(jié)果表明可以代替雙85試驗,將是用于倒裝焊技術(shù)領(lǐng)域的-一個有效的可靠性試驗工具。
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本文標(biāo)簽: 倒裝焊 可靠性測試 HAST高加速應(yīng)力試驗 HAST試驗箱
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