SnBi基焊点在热作用下的可靠性和失效分析

作者：徐衡; 陈旭; 罗登俊; 颜炎洪; 李守委; 徐罕

来源：微纳电子技术, 2021, 58(04): 365-370.

DOI：10.13250/j.cnki.wndz.2021.04.013

• 焊料合金
• 温度循环
• 等温时效
• 微观组织
• 金属间化合物(IMC)

基于电子封装技术不断趋于3D结构发展,SnBi基焊料合金以其低熔点、低成本和良好的润湿性被用作新一代封装焊料材料,但器件工作过程中的热和电循环作用会影响其互连焊点的可靠性。用SnBi57AgCuCo和SnBi45AgCuNi焊料合金将球栅阵列焊球和印刷电路板回流形成SnBi基焊点,通过微观组织表征与失效模式分析研究等温时效和温度循环对SnBi基焊点可靠性的影响。结果表明,在100℃时效500 h后,SnBi基焊点微观组织中的Bi元素向焊点两端发生明显的聚集生长,形成粗大的块状Bi相组织,且金属间化合物(IMC)的厚度明显增加。Cu3Sn和Cu6Sn5共同组成焊点的IMC层,其厚度增加主要是由于Cu3Sn的形成。经过温度循环后在焊点微观组织中也发现Bi元素的扩散生长和IMC厚度的增加,但在1 000次循环后IMC厚度不再明显增加。对互连焊点断裂失效模式分析发现,Bi元素扩散和IMC厚度增加的初期释放了焊点应力,焊点强度增加。随着温度循环的继续,形成的脆性Bi相和较厚的IMC降低了焊点强度。

• 单位
  中国电子科技集团公司第五十八研究所; 无锡中微高科电子有限公司