回流温度曲线对CBGA植球空洞影响研究-论文.pdf

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1、第14卷，第7期电子与封装总第135期Vo114，No7ELECTRONICS&PACKAGING2014年7月④⑩@回流温度曲线对CBGA植球空洞影响研究林鹏荣，姜学明，黄颖卓，练滨浩，姚全斌，朱国良(北京微电子技术研究所，北京100076)摘要：随着陶瓷球栅阵列(CBGA)封装形式的产品被广泛应用，空洞对可靠性的影响受到重视。以CBGA25寸-装形式的电路产品为例，通过调节回流温度曲线研究空洞形成的机理和回流焊时间对空洞率的影响。研究结果表明，随着加热时间的增加，焊点空洞的数量呈现先降低后升高的趋势，而加热时间过长不利于助焊剂残留的排出造成空洞增多，而回流时间的增加

2、有利于回流过程中熔化焊料内部空洞的溢出。关键词：陶瓷外壳；CBGA植球；回流曲线；空洞中图分类号：TN305．94文献标识码：A文章编号：1681—1070(2014)07—0009—03TheInfluenceofReflowProfileonVoidsofCBGASolderJointsLINPengrong，JIANGXueming，HUANGYingzhuo，LIANBinhao，YAOQuanbin，ZHUGuoliang(BeijingMicroelectronicsTechnologyInstitute，Beijing100076，China)Abstra

3、ct：Withthewidelyusedofceramicballgridarraypackagingproducts，theinfluenceofvoidonthereliabilityofCBGAisafocusofconcern．ThepapertookCBGA256circuitproductsforexamples，tostudytheformationmechanismofvoidandtheinfluenceofreflowtimeonvoidratiobyadjustingrefiowtemperatureprofile．Theresultsshowth

4、atthevoidsincreasedfirstlyanddecreasedsubsequentlywiththeheattimeincreasing，butvoidsincreasedsignificantlybecauseofthefluxresidueiftheheattimewastoolong．Ontheotherhand，theexhaustofvoidinsolderjointwaspromotedbyincreasingreflowtime．Keywords：ceramicsubstrate；CBGAballplacement；reflowprofile

5、；void板与PCB板之间存在的热膨胀系数不匹配带来的焊点失1引言效问题，从而提高了CBGA器件的使用可靠性。CBGA封装结构示意图如图1N示。随着电子元器件不断向轻、小、高性能和高焊点空洞是影H~CBGA器件及组装可靠性的主要集成度的方向不断发展，陶瓷球栅阵列封装CBGA缺陷之一，其对焊点可靠性的影响，业界仍持不同观(CeramicBallGridAray)作为一种高密度、面阵排布点f2J：一种观点认为空洞位置易引起应力集中，会降低的表面贴装封装形式，近年来被广泛应用于以航空航焊点的强度和疲劳寿命；另一种观点认为空洞的存在可天为代表的高可靠产品中。CBGA器件采用的基

6、板是多能增加焊点的柔性，增强焊点的弹性变形能力，从而吸层陶瓷，金属盖板用密封焊料焊接在基板上从而实现收在温度循环条件下的应力，减少焊点在温度循环载荷气密性封装，用以保护芯片、引线及焊盘。焊球材料条件下的塑性应变范围，提高焊点的疲劳寿命。为高温合金90Pbl0Sn(熔点大于300℃)，焊球和封装CBGA植球空洞的形成主要由于回流过程中，助基板的互连采用低温合金63Sn37Pb(熔点183℃)，焊焊剂中挥发性气体被焊球或焊盘捕捉未能及时排出接过程中，共晶焊料熔化，而焊球不熔化，保持接头而产生的【3J。本文通过调节回流温度曲线对空洞的形的高度，提高了接头的可靠性ll1，缓解了

7、因陶瓷封装基成机理以及加热回流等阶段对空洞率的影响进行系收稿日期：2014．06．09．9．第14卷第7期电子与封装统研究，以指导CBGA植球工艺改进。本试验通过调节总体加热时间、活化阶段时间和芯片—-回流阶段时间设定了多条回流温度曲线并进行植球，典型回流温度曲线见图2。通过x射线检测对回流焊后的63SCBGA器件进行焊点空洞检测，并对空洞的数量进行统计分析。如图3所示，每个CBGA器件上的空洞数量统图1CBGA封装结构示意图计选取1~5共五个区域，每个区域均为4x4阵列。2试验方法2．1主要原材料及设备选用的外壳为高温共烧氧化铝陶瓷外壳