堆叠封装中不同直径铅锡焊球的剪切性能

作者：郭凯宇; 冉红雷; 王珺

来源：半导体技术, 2023, 48(02): 157-176.

DOI：10.13290/j.cnki.bdtjs.2023.02.010

• 铅锡焊球
• 失效分析
• 剪切试验
• 有限元分析
• 弹塑性模型
• 粘塑性模型

铅锡(63Sn37Pb)焊球由于其优异的热机械性能，目前仍普遍应用于航天等领域。随着高集成度三维(3D)堆叠封装的广泛应用，焊球的剪切性能成为影响封装器件可靠性的关键因素。通过焊球剪切试验以及失效分析，结合焊球剪切试验有限元模拟，研究了单个铅锡焊球的剪切性能，对比分析了焊球的弹塑性模型和Anand粘塑性模型，在仿真分析中考虑了温度对剪切曲线的影响。研究结果表明，焊球剪切强度随焊球直径的增加而减小，随剪切速率的升高和剪切高度的降低而增大；焊球剪切后的失效模式主要表现为焊料断裂；Anand粘塑性模型比弹塑性模型更接近试验结果。该研究结果可为3D堆叠封装中铅锡焊球设计和有限元模型选择提供有益参考。

• 单位
  中国电子科技集团公司第十三研究所; 复旦大学