微電子封裝軟釬焊焊料焊點中的孔洞缺陷種類
隨著無鉛錫膏的廣泛應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用無鉛錫膏的時候會出現(xiàn)各種可靠性問題。其中一個影響焊點可靠性的問題是孔洞。在微電子封裝軟釬焊焊料形成的焊點內(nèi)部存在六種孔洞，它們分別是：宏觀孔洞、微過孔孔洞、平面微孔洞，針型孔洞、收縮孔洞和柯肯達爾孔洞。孔洞的形成對焊點可靠性產(chǎn)生不可忽視的影響。不同類型的孔洞形成的位置、條件、機理以及影響因素各不相同?？傮w來講，孔洞的形成會影響熱量的傳導(dǎo)以及造成焊點機械可靠性的快速下降。隨著電子信息科技的不斷發(fā)展，焊點面積越來越小，孔洞占焊點面積比越來越大，因此孔洞對焊點造成的影響應(yīng)該得到重視。
宏觀孔洞: 該類孔洞直徑在100 μm～ 300μm, 主要是因為焊膏中溶劑和流變的添加劑蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體在回流中沒有逃逸出來, 而在焊點內(nèi)部形成大的孔洞。如倒裝芯片中，回流后UBM與焊料界面處的空洞。
微過孔孔洞: 高密度互連( HDI)使用微過孔來滿足PCB外層和內(nèi)層互聯(lián)。然而帶有過孔的焊盤經(jīng)常會由于過孔中的氣體無法逃逸而造成孔洞在焊點中形成。這就是所謂的微過孔孔洞, 其直徑一般為100 μm或更大, 會影響微通孔所在的內(nèi)層系統(tǒng)的可靠性。
平面微孔洞: 直徑不超過25 μm～ 50 μm微孔洞分布在焊點和焊盤界面處的IMC上方的平面上, 主要在ImAg表面處理的焊盤上出現(xiàn)
針形孔洞: PCB上不良的鍍銅工藝使銅層上產(chǎn)生針狀的孔, 經(jīng)過OSP或者ImAg表面處理后仍可以觀察到, 這些針孔會使IMC層內(nèi)部或上方產(chǎn)生針形孔洞。
收縮孔洞: 嚴格說來收縮孔洞并不是孔洞,而是在焊點表面形成的帶有樹枝狀粗糙邊緣的線狀裂紋, 此種裂紋在SAC焊球表面中發(fā)現(xiàn), 是由于SAC焊料順序凝固造成的, 也被稱為熱裂紋。
柯肯達爾孔洞: 直徑在1 μm～ 2 μm, 固態(tài)老化時不同金屬擴散速度不同，互擴散不平衡而在擴散速度較快的金屬一側(cè)產(chǎn)生了柯肯達爾孔洞。
孔洞的形成與多種因素相關(guān)，是各因素綜合影響的結(jié)果，但作為在封裝焊接中起重要作用的錫膏，要在產(chǎn)品設(shè)計時考慮到孔洞問題，并在錫膏配方設(shè)計時盡量避免產(chǎn)品在將來使用時產(chǎn)生孔洞。深圳市福英達工業(yè)技術(shù)有限公司專門從事高品質(zhì)錫膏、錫膠、焊錫粉的研制與生產(chǎn)，對于如何降低焊點空洞率有一定的經(jīng)驗心得，歡迎公司來電咨詢與合作。
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