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            高低溫氣流沖擊系統用于BGA焊接失效分析

            時間:2025-04-02 10:52:06 作者:環儀小編 點擊:

            BGA焊接失效的種類眾多,包括焊料空洞失效,焊點失效和熱應力導致的元器件失效等,為了研究BGA封裝失效的機理,我們使用高低溫氣流沖擊系統,對無鉛焊接的 BGA進行失效分析,分析內容如下。

            BGA焊接失效分析:

            試驗設備:環儀儀器 高低溫氣流沖擊系統

            高低溫氣流沖擊系統用于BGA焊接失效分析(圖1)

            測試對象:對焊球節距為1.3mm ,封裝尺寸為30mm*30mm的BGA進行冷熱沖擊試驗

            試驗過程:

            將BGA封裝的元器件放置在高低溫氣流沖擊系統的載板上,根據JEDEC 規定的冷熱沖擊試驗的溫度范圍和變化率,從35 ℃開始上升到125℃,在此停留15min,然后再降到-65℃,在-65 ℃同樣停留15 min,這樣,以-65~+125 ℃為一個循環。

            通過600個循環后,停止冷熱沖擊試驗,將樣品靜置30min 后取出,通過拋磨的方式做成切片。

            試驗結果分析:

            冷熱沖擊試驗,由于其溫度改變率大,在高低溫段停留的時間長,因此,比一般的熱循環會對元器件封裝造成更大的損傷,在本研究中經過600個循環后,從切片中可發現 BGA焊接處有明顯的失效行為,如圖2,圖3和圖4所示。

            高低溫氣流沖擊系統用于BGA焊接失效分析(圖2)

            在圖2中與盲孔相連的焊接位置有空洞出現。溫度快速上升到高溫段并且停留的過程中焊料還會發生高溫蠕變,致使焊接位置的力學性能降低,熱應力增大;由于受到應力的作用,焊料中的氣體不能及時排出,造成焊料的大面積孔洞。這會阻礙熱量的傳遞,導致局部高溫,使元器件失效。

            高低溫氣流沖擊系統用于BGA焊接失效分析(圖3)

            從圖3可以看出,介于焊球與焊盤間的焊料有微小的空洞。焊點的力學可靠性依賴于焊料與焊球和焊盤之間的結合,焊料的微觀結構和成分對其有決定性的影響。

            高低溫氣流沖擊系統用于BGA焊接失效分析(圖4)

            圖4顯示了焊料的脆性斷裂,使 BGA 完全失效。

            試驗結論:

            1.裂紋處的 EDS 分析結果表明,在元器件回流焊和冷熱沖擊試驗中,由于焊盤表面的物質與焊料中的物質相互擴散,并形成IMC,這些不同物質的熱膨脹系數不一致,導致焊點的可靠性降低,從而在高低溫沖擊下失效。

            2.另外,焊料會與經過沉Ni/Au 處理的焊盤表面的物質相互擴散,從而降低它們之間的連接能力,使BGA失效。


            如需了解更多BGA焊接失效分析研究,可以咨詢環儀儀器相關技術人員。

            標簽: 熱流儀

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