汽车电子领域高熔化焊料的需求也推动了电子行业向焊料体系替代品的发展。这些新的焊料体系的可靠性问题成为需考虑的主要问题。由于SnAgCu焊料与SnPb37焊料相比,场应力略高且疲劳延展性略低,故认为SnAgCu焊料和SnPb焊料合金的疲劳寿命和失效机理几乎是相同的。实际上,在疲劳寿命方面起着主导作用的是焊点的热变化曲线和几何图形,而不是合金的组成成分。化学镀镍凸点下金属化(UBM)过程不仅对SnPb37有优越的剪切性能,而且对Sn95.5Ag3.8Cu0.7也具有良好的剪切特性。另外,在典型状况下,下填充技术对叠层PCB上任何倒装芯片产品的可靠性的要求,众焱电子小编认为应把大量的应力从焊点中消除掉,这样才能使寿命扩大到所需要的范围。
smt回流焊工艺有两种:一种用于晶圆片上焊球形成,而另一种用于装配。在通常情况下,两种回流焊工艺都用于倒装芯片加工工艺。Ni3Sn4是在化学镀镍凸点下金属化(UBM)上,可同时用于SnPb焊料成形和SnAgCu焊料成形的金属间化合物。对Sn95.5AgCu0.7焊料而言,在两种回流焊工艺之后,金属间的形态被称作规则的和厚块的。在升高的温度状况下,固态阶段的老化技术特别适用于倒装芯片应用,在150℃和170℃状况下老化1000小时显示,不仅对SnPb焊料,而且对无铅焊料合金,转化成Ni3Sn4的镍的消耗量小于2μm。与低共晶焊料SnPb相比,Sn95.5Ag3.8Cu0.7焊料所消耗的镍的厚度增加了一倍。而对Sn95.5Ag3.8Cu0.7和SnPb焊料而言,在170℃进行老化,比在150℃时所消耗的镍的厚度增加了四倍。
在150℃时高温储存2000个小时之后,就焊料凸点的剪切试验产生的剪切力,Sn95.5Ag4Cu0.5焊料高于SnPb焊料。另外,不仅在温度和湿度储藏(85℃和85%RH)之后,而且在热循环(40~150℃,循环1000次)之后,Sn95.5Ag4Cu0.5焊料的剪切试验结果略好于SnPb焊料。再者,在大约40~125℃的循环条件下,使用Sn95.5Ag3.8Cu0.7焊料的倒装芯片装配的试验,与使用SnPb37焊料相比,其长期稳定性要好得多,而比传统的SnPb37(大约55~125℃和55~150℃的循环)焊料可靠性低。对这两种情况而言,下填充物材料的选择、焊剂残留物的数量和实际的焊点高度将会决定哪种接触类型更好实施。从而显示出,焊料合金的选择对产品的可靠性而言,仅仅是第二等级的因素。
目前许多广州smt贴片打样厂商正在考虑把纯锡焊料应用于150℃的环境中。在更高的温度条件下,低共晶金锡焊料(Au80Sn20)或填加银胶粘剂的状况提供的温度工作范围多达200℃。
CSP封装的接触点通常无需进行下填充工艺,预计无铅焊料较大的机械回弹性会增加器件的寿命。然而,当产生的应力不是通过软的SnPb焊料的蠕变在焊料凸点中释放时,失效模式会在较厚的金属间部位中从疲劳裂纹现象移到脆化裂纹现象,但是可借助于弹性无铅焊料传递到所有的界面。
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