低AG无铅焊膏板级封装部件的可靠性研究

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1、氐低时封一雷永平z．王永，廖高兵，林健，李柯，吴中伟，符寒光1．深圳市唯特偶化工开发实业有限公司2．北京工业大学Ag无铅焊膏板级装部件的可靠性研究【摘要】针对低Ag无铅焊膏的市场需求，研制开发了一种新型低Ag无铅焊膏(WTO-LF3000SAC0307)。研究了这种低Ag无铅焊膏的印刷性和回流焊工艺适应性。采用3D显微检查法对印刷焊点质量进行了检测，用x—RAY对焊点焊后气孔进行检测和评定，用板级跌落试验和震动试验考核了焊后试板的电气可靠性。试验表明：所开发的新型低Ag无铅焊膏其熔点和润湿性要求符合产

2、品要求；配制的焊膏印刷质量良好，没有塌陷、桥连和拉尖现象；切片观察其空隙率满足IPC—A一610D<25％之要求；跌落试验和震动试验测试后，测试板功能正常，无焊点脱落等异常现象。改产品可应用于高端电子产品的封装。【关键词1低Ag无铅焊膏；板级封装；电气可靠性引言动性能。另一方面，近年来国际市场高，使得焊料氧化倾向增大，在制粉Ag期货价格持续走高，使得的成本和钎焊过程中，焊料容易被氧化。同目前，在表面组装技术(SMT)在焊料中占到相当的比例。为了降低时，含量的降低要求钎焊工艺做相中，主流的无铅焊膏用合金

3、属于成本，国内一些电子产品制造厂家也应的调整，这会对结合界面金属间化S~gCu系，美国推荐使用Sn／3．9Ag／在尝试使用低Ag无铅焊料。合物的生长带来影响。0．6Cu，欧盟推荐使用Sn／3．8Ag／低Ag无铅焊膏用于表面封装可能本文将探索一种新型低Ag无铅焊0．7Cu，而日本推荐使用Sn／3．OAg／会带来以下两个主要问题：膏(WTO—LF3000SAC0307)在板级表0．5Cu，其中广泛应用的牌号有SAC(1)与目前市场主流的SnAu无面封装上的适应性，重点考察低Ag封305或SAC387，主要

4、是因为这种焊料铅焊料合金相比，Ag含量的降低会使装部件的抗跌落和抗冲击性能。具有优良的物理、力学和抗疲劳特SnA~Cu系无铅焊料的成分远离共晶性。但是，IPC(http：／／www．ipc．org)点，焊料熔点升高，熔化温度区间加1．试验的一份研究报告指出，这些合金中过多的银(和成本)并没有明显改善性能大，影响了焊料在焊盘上的流动、浸1．1试验材料、试验程序和规范和可靠性。由于这些焊料焊点较脆，润及填隙，以至于在焊接过程中容易所用焊膏为WTO-LF3000，合金粉跌落测试性能不如共晶的SnPb焊料，形

5、成微小空洞；体成分为Sn99AgO．3CuO．7，试验测试因而它应用的可靠性问题受到疑问，(2)由于低Ag无铅焊料熔点升板5块。整个试验测试程序如图1。特别是于BGA和CSP等面阵列封装的便表1国外公司BGA焊球合金成分1．2焊膏印刷和回流焊接携式电子设备来说尤为突出。焊膏印刷基本参数：印刷BGA厂商银含量低的焊料合金为了提高BGA的抗跌性和抗冲击力：16—18N，印刷速度：2—3．5三星电子SAC105性，一些厂商已开始使用含低Ag量较inches／s，锡膏厚度：0．14±MicronSn1．OAg

6、O．5Au低的SAC焊球来生产B6A(如表1所高通SAC1050．03ram，擦拭频率：4~6PCS，图示)[1]。有研究表明[2，3]，减少焊飞利浦半导体SnlAgO．1CuXNiXdopants2和图3分别为QFP和BGA的印刷料中银的含量，会使界面处化合物的英特尔SAC105结果。从图可以看出，焊膏印刷厚度减小，提高焊点的抗冲击和抗震英飞凌Sn1．2Ag0．5CuO．O05Ni质量良好，没有塌陷、桥连和拉H~p：／／www．state．net3．13grms，测试持续时间：10min／藿蘸轴，测

7、试方向(三个相互垂直的轴，x、Y、Z轴)，测试波形频谱转点如表3。图1O为X轴固定方式的震动试验装置，图l1；g3X轴固定方式的冲击试验：·Li}2波形。一■图1试验测试流程图4回流焊温度曲线2．试验测试结果尖现象。板级封装CPUSOCKET南桥和北回流焊接各温区参数设置如表桥空洞的X—RAY观察及所占面积如图2，回流焊温度曲线如图465示。图5和图6为焊点部位3D检测情况。1．3冲击试验和震动试验为了模拟产品在运输或不当使用过程中遭受的冲击，用跌落试验进行产品的抗冲击能力测试，并以样品表面外观情况和

8、板级功能检测作为评判图5IC焊点情况图7板级测试样品图6Fp焊点情况图2QFP焊点部位印刷结果考核标准。为模拟产品在运输过程或特殊使用环境下遭遇震动之能力，用图8x+面固定方式的冲击试验测试震动试验来测试产品的抗震能力，并以样品表面无明显损坏和样板通过所有功能检查作为评判考核标准。～1～冲击试验测试参数：方波冲击测，·t·一=～。一———⋯一试：50g(1g=9．806m／s2)；速度变化化量：170ips(1ips=0．0254m／s)；图3BGA的印