Низкая температура плавления паяного межсоединения имеет свои преимущества, но одним из недостатков является низкая эффективность термоциклирования из-за более высокой скорости ползучести.Краткое содержание
Адаптация низкой температуры плавления для паяного соединения дает значительные преимущества, заключающиеся в уменьшении риска коробления и дефекта компонентов из-за более низкой температуры сборки. Но одним из недостатков является низкая производительность при термоциклировании из-за более высокой скорости ползучести. В дополнение к недавним активным усилиям по улучшению характеристик термоциклирования с поддержанием температуры плавления, крайне важно понять механизм деградации припоев с низкой температурой плавления. Поскольку смягчение механизма деградации станет ключевым механизмом улучшения характеристик термоциклирования.
В этом исследовании компоненты чипсета BGA (CTBGA) размером 12×12 мм на платах толщиной 62 мил подвергались термическому циклированию от -40°C до 125°C с использованием низкотемпературного припоя на основе олова с управляющими элементами, включающими In и Bi. Наблюдалась эволюция микроструктуры во время термоциклирования и сравнивалась корреляция между распространением трещин и локализованной рекристаллизацией в серии анализов поперечного сечения с помощью поляризационной визуализации и визуализации дифракции обратного рассеяния электронов (EBSD). Было обнаружено, что воздействие элементов In и Bi усиливает термоциклирование из-за изменения скорости ползучести по сравнению с обычными сплавами на основе олова.
Для дальнейшего улучшения характеристик был применен и исследован клей для кромок, чтобы определить, может ли он повысить характеристики термического цикла. Наблюдалось улучшение более чем на 140% при точечном приклеивании по углам и на 280% при приклеивании по всему краю.
Выводы
Компоненты чипсета BGA (CTBGA) размером 12×12 мм на 62-миллиметровых платах подвергались термическому циклированию от -40°C до 125°C с использованием низкотемпературного припоя на основе олова с элементами управления, включая In и Bi. Наблюдалась эволюция микроструктуры во время термоциклирования, а корреляция между распространением трещин и локализованной рекристаллизацией сравнивалась в серии анализов поперечного сечения с использованием поляризационной визуализации и визуализации дифракции обратного рассеяния электронов (EBSD). Припои, содержащие In и Bi на основе олова, демонстрируют приемлемые характеристики термоциклирования с возможностью снижения температуры оплавления сборки для снижения уровня коробления во время сборки.
Было обнаружено, что включение In или Bi усиливает термоциклирование из-за изменения скорости ползучести по сравнению с обычными сплавами на основе олова. Для дальнейшего улучшения характеристик был применен и исследован перерабатываемый клей для кромок, чтобы определить, может ли он повысить характеристики термического цикла. Наблюдались улучшения более чем на 140 % при конфигурации точечного приклеивания по углам и на 280 % при конфигурации приклеивания по всему краю. Клей для кромки можно использовать для повышения надежности платы, собранной низкотемпературным припоем. Микроструктура Sn-Ag-In-Bi имеет мелкозернистую структуру с более низким уровнем вращения зерен и поведением рекристаллизации, что может быть причиной относительно стабильной микроструктуры во время термоциклирования.
Авторы:
Andy Hsiao and Tae-Kyu Lee
Portland State University, OR, USA
Imbok Lee and Young-Woo Lee
MK Electron Co., Ltd., Yongin, Korea, Sejong University, Seoul, Korea, University of Seoul, Seoul, Korea
Edward Ibe and Karl Loh
Zymet, NJ, USA
- Надежность оловянно-свинцового припоя по сравнению с бессвинцовым припоем
- CTE и проблемы с надежностью паяных соединений
- Охрупчивание золота в паяных соединениях
Первоначально опубликовано в Протоколах МПК (The IPC Proceedings)