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倒裝晶片的回流焊接及填料固化后的檢查

發布時間:2008/12/17 0:00:00 訪問次數:910

  對完成底部填充以后產品的檢查有非破壞性檢查和破壞性檢查,非破壞性的檢查有:

  ·利用光學顯微鏡進行外觀檢查,譬如,檢查填料在元件側面爬升的情況,是否形成良好的邊緣圓角,元件表面 是否有臟污等;

  ·利用x射線檢查儀檢查焊點是否短路、開路、偏移,以及潤濕情況,焊點內是否出空洞等;

  ·電氣測試(導通測試),可以測試電氣聯結是否有問題,對于一些采用菊花鏈設計的測試板,通過通短測試還 可以確定焊點失效的位置;

  ·利用超聲波掃描顯微鏡(c-sam)檢查底部填充后其中是否有空洞,分層和流動是否完整。

  破壞性的檢查可以對焊點或底部填料進行切片,結合光學顯微鏡、金相顯微鏡或電子掃描顯微鏡和能譜分析儀( sem/edx),檢查焊點的微觀結構,譬如,微裂紋/微孔、錫結晶、金屬間化合物(imc)、焊接及潤濕情況,底部 填充是否有空洞和裂紋,分層和流動是否完整等。

  完成回流焊接及底部填充工藝后的產品常見缺陷有:焊點橋連/開路、焊點潤濕不良、焊點空洞/氣泡、焊 點開裂/脆裂、底部填料和晶片分層,以及晶片破裂等。對于底部填充是否完整和填料內是否出現空洞,以 及裂紋和分層現象,需要超聲波掃描顯微鏡(c-sam)或通過與晶片底面平行的切片(hat section)結合 顯微鏡才能觀察到,這給檢查此類缺陷增加了難度。

  底部填充材料和晶片之間的分層往往發生在應力最大的元件的4個角落處或填料與焊點的界面,如圖1、圖 2、圖3和圖4所示。


圖1 平行元件底面切片檢查到底部填料開裂

圖2 利用超聲波掃描顯微鏡觀察到填料與晶片分層

圖3 平行元件底面切片檢查到底部填料空洞

圖4 應力在晶片與密封材料界面的分布→在邊角處顯著集中

  由于倒裝晶片的焊點很小,0.1 mm的焊球焊接完成后約為0.075 mm,往往其中一旦有空洞都會是比較大的 空洞,這會影響到焊點的機械連接強度、晶片的散熱以及產品的電氣性能,所以應盡量避免焊點中大的空洞 。對于空洞的允收標準可以遵循ipc相關標準,但是值得注意的是,需要觀察空洞在焊點中分布的位置,有 時會發現有連串的小空洞排列在焊接面與焊點本體的界面,或有些臨近焊點中應力最大的位置如焊點的角落 處,這些空洞不一定超出ipc的規定,但由于其所處位置很容易導致裂紋迅速生長,導致焊點過早失效,所 以也應該將其列為不良之列。

  焊點內空洞形成的原因有多種,歸納起來有以下幾種:

  ·助焊劑在回流過程中受高溫分解進入焊點:

  ·由于一部分助焊劑在回流焊接過程中揮發,進入焊點從而形成氣泡;

  ·在錫膏系統中,溶劑和添加劑在焊接過程中蒸發而形成氣泡;

  ·由于助焊劑與金屬焊盤、焊球及錫粉顆粒表面氧化層發生化學反應而使氣體進入焊點;

  ·pcb中的水汽蒸發參與了焊接過程當中;

  ·焊接過程中液態焊料周圍中的空氣進入到了焊點中:

  ·金屬焊盤受到有機物污染(如指印等),在焊接過程中分解進入焊點。

  了解造成各種缺陷的根本原因,有利于我們采取得當的措施來解決及預防各種可能出現的缺陷。表1列出 的是在倒裝晶片組裝工藝中常見的缺陷及原因分析,并針對各缺陷提出了改善措施,以方便工程技術人員在 工藝過程中快速有效地找出問題的根本原因,幫助采取正確的解決或預防方法。

表1 常見缺陷及原因分析

  歡迎轉載,信息來源維庫電子市場網(www.dzsc.com)



  對完成底部填充以后產品的檢查有非破壞性檢查和破壞性檢查,非破壞性的檢查有:

  ·利用光學顯微鏡進行外觀檢查,譬如,檢查填料在元件側面爬升的情況,是否形成良好的邊緣圓角,元件表面 是否有臟污等;

  ·利用x射線檢查儀檢查焊點是否短路、開路、偏移,以及潤濕情況,焊點內是否出空洞等;

  ·電氣測試(導通測試),可以測試電氣聯結是否有問題,對于一些采用菊花鏈設計的測試板,通過通短測試還 可以確定焊點失效的位置;

  ·利用超聲波掃描顯微鏡(c-sam)檢查底部填充后其中是否有空洞,分層和流動是否完整。

  破壞性的檢查可以對焊點或底部填料進行切片,結合光學顯微鏡、金相顯微鏡或電子掃描顯微鏡和能譜分析儀( sem/edx),檢查焊點的微觀結構,譬如,微裂紋/微孔、錫結晶、金屬間化合物(imc)、焊接及潤濕情況,底部 填充是否有空洞和裂紋,分層和流動是否完整等。

  完成回流焊接及底部填充工藝后的產品常見缺陷有:焊點橋連/開路、焊點潤濕不良、焊點空洞/氣泡、焊 點開裂/脆裂、底部填料和晶片分層,以及晶片破裂等。對于底部填充是否完整和填料內是否出現空洞,以 及裂紋和分層現象,需要超聲波掃描顯微鏡(c-sam)或通過與晶片底面平行的切片(hat section)結合 顯微鏡才能觀察到,這給檢查此類缺陷增加了難度。

  底部填充材料和晶片之間的分層往往發生在應力最大的元件的4個角落處或填料與焊點的界面,如圖1、圖 2、圖3和圖4所示。


圖1 平行元件底面切片檢查到底部填料開裂

圖2 利用超聲波掃描顯微鏡觀察到填料與晶片分層

圖3 平行元件底面切片檢查到底部填料空洞

圖4 應力在晶片與密封材料界面的分布→在邊角處顯著集中

  由于倒裝晶片的焊點很小,0.1 mm的焊球焊接完成后約為0.075 mm,往往其中一旦有空洞都會是比較大的 空洞,這會影響到焊點的機械連接強度、晶片的散熱以及產品的電氣性能,所以應盡量避免焊點中大的空洞 。對于空洞的允收標準可以遵循ipc相關標準,但是值得注意的是,需要觀察空洞在焊點中分布的位置,有 時會發現有連串的小空洞排列在焊接面與焊點本體的界面,或有些臨近焊點中應力最大的位置如焊點的角落 處,這些空洞不一定超出ipc的規定,但由于其所處位置很容易導致裂紋迅速生長,導致焊點過早失效,所 以也應該將其列為不良之列。

  焊點內空洞形成的原因有多種,歸納起來有以下幾種:

  ·助焊劑在回流過程中受高溫分解進入焊點:

  ·由于一部分助焊劑在回流焊接過程中揮發,進入焊點從而形成氣泡;

  ·在錫膏系統中,溶劑和添加劑在焊接過程中蒸發而形成氣泡;

  ·由于助焊劑與金屬焊盤、焊球及錫粉顆粒表面氧化層發生化學反應而使氣體進入焊點;

  ·pcb中的水汽蒸發參與了焊接過程當中;

  ·焊接過程中液態焊料周圍中的空氣進入到了焊點中:

  ·金屬焊盤受到有機物污染(如指印等),在焊接過程中分解進入焊點。

  了解造成各種缺陷的根本原因,有利于我們采取得當的措施來解決及預防各種可能出現的缺陷。表1列出 的是在倒裝晶片組裝工藝中常見的缺陷及原因分析,并針對各缺陷提出了改善措施,以方便工程技術人員在 工藝過程中快速有效地找出問題的根本原因,幫助采取正確的解決或預防方法。

表1 常見缺陷及原因分析

  歡迎轉載,信息來源維庫電子市場網(www.dzsc.com)



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