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文档分类:汽车/机械/制造

BGA芯片级封装焊点完整性的内窥检查.doc


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BGA芯片级封装焊点完整性的内窥检查.doc
文档介绍:
BGA芯片级封装焊点完整性的内窥检查.doc芯片级封装焊点完整性的内窥检查
激光探测器
摘要
本论文第一次报告内窥镜检查法应用 于芯片级封装(CSP,如上的倒台装焊晶片 FCF)焊点完整性的非破坏性检查。借用医 疗仪器技术,内窥镜被用于可视化地检查一 个器官的内部。现在 ERSA和KURTZ已经 发展和完善了这个概念,开发出 ERSASCOPE检查系统并与成熟而友好的 软件相结合,以便进行数据和图象分析。我 们已经成功地应用这种内窥镜检查方法评 估了 CSP中焊点的完整性,例如冷焊点、 离开高度测量、探查球焊点的内部排列。
由于这种新仪器最近才被采用,我们还 将与ERSA和KURTZ# 一起报告获得可达到 的焊点完整性最佳检查的最新结果。 通过分
析我们EPA中心客户的各种 CSP样品,我 们已经见证了内窥镜检查法应用于 CSP焊
点的非破坏性检查时的巨大威力, 发现这种
方法在微型电子封装质量评价方面具有广 泛的用途。我们也将就本检查方法应用于 CSP给出一个中肯的评论。
经由计算机
显示
检查系统
元件内部焊点
的实时图象
导言
便携式电子工业的趋势是尽可能地薄、 小、轻[1]。倒装焊晶片和 卩BGA这样的芯 片级封装(CSP)是最先进的技术,已经在 大量各种便携式电器上获得了普及。 由于在
这些高级的封装中,焊球的尺寸和间距非常 小,任何组装缺陷(例如质量差的焊点)都 将导致相当大的可靠性问题, 一个焊点的故
障就可能毁掉整个产品。
现今,为了确定焊点的完整性, X射线
分层摄影法是普遍使用的检查方法之一。 X
光检查已经发展为在线和离线非破坏性隐 蔽焊点(尤其是 BGA、CSP以及倒装焊晶 片元件[2-3]中的焊点)检查的最新水平。
曲线编号
峰值温度
(C)
液相线上时间
(秒)
加热因子
Qn (C)
振动寿命
N50% (小时)
焊高 (毫米)
Tupl-1
186
17
33
23.2
0.156
Tupl-2
191
36
205
100.5
0.151
Tupl-3
197
31
307
146.5
0.146
Tupl-4
203
49
682
180.8
0.141
Tupl-5
207
51
864
45.2
0.132
Tupl-6
212
100
2004
30.2
0.104
表1回流焊曲线参数
在发现许多可能的缺陷(例如桥接、未 对齐、孔穴)的同时,其他一些关键的缺陷 更难探测到,例如过剩的助焊剂残渣、表面 结构以及微小的裂缝。高质量的X光设备的 巨大投资常常是许多小公司延期将这个有 效的检查方法整合到其质量控制过程中的 因素。
焊点的可视化检查是评估过程控制中 的一个关键而必要的步骤。借用医疗仪器的 技术,内窥镜被用于可视化地检查一个器官 的内部。内窥镜检查法已经发展成为在难于 进入的环境中进行可视化检查的一种技术 [4-6]。ERSA和KURTZ已经发展并完善了 这个概念,并开发出了 ERSASCOPE检查系 统,结合成熟而友好的软件, 可进行数据和 图象的分析。这种检查系统的成本只是一个 X光系统成本的一小部分,但是通过观看 BGA、FC和CSP,它却能提供隐蔽焊点隐 蔽图象的横截面非破坏可视图象。
在本论文中,我们已经成功地使用这种 内窥镜检查方法评估了 CSP中的焊点的完
整性,例如冷焊、离开高度测量以及探查球 焊点内部排列。而且,我们讨论了在 CSP
和BGA元件下隐蔽焊点非破坏检查中内窥 镜检查法的应用。
实验和结果
A样品准备
使用 CASIO YCM-5500V 贴片机和 BTU VIP-70N 炉在氮气中,将 卩BGA CSP46T.75( Sn/Pb 共晶焊球,直径 0.33mm ,) 放置并焊接到FR-4印刷电路板(PCB)上。 使用6个温度曲线回流该组件。 元件和PCB 之间的时间分辨温度使用温度采集仪形机
(Super M.O.L.E E31-900-45/10 )测量。在 液线温度
测得的温度T (t) C的积分用于逼近术语 t X △ T。这个积分取名叫“加热因子“ Qn,它 被看作是回流曲线的特征 [7]。与回流曲线对 应的加热因子、峰值温度、液相线上时间总 结在表1中。该样品服从振动疲劳试验。一 个56g重的钢质螺柱被粘结在每个 卩BGA
封装的上面。用加速度为 RMS (均方根)
9.1g、频率为30Hz的正弦激励摇动器。振 动循环一致持续到失效发生为止。 振动寿命
(N50%)与Qn的对应关系列于表1中。
B离开咼度测量
焊点疲劳寿命随着加热因子 Qn的不同
而不同
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