(3.235.245.219) 您好!臺灣時間:2021/05/07 21:43
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:林冠廷
研究生(外文):Kuan-ting Lin
論文名稱:BGA錫球於OSP基板接點研究
論文名稱(外文):The joint study of BGA solder ball on the OSP type substrate
指導教授:謝克昌
指導教授(外文):Ker-chang Hsieh
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:材料與光電科學學系研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:74
中文關鍵詞:恆溫時效錫球迴銲
外文關鍵詞:solder ballBGAOSP
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:1049
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
BGA封裝技術為目前業界所喜愛用的封裝方式之ㄧ。由於環保意識的抬頭與經濟的考量,BGA錫球中所使用的銲料也逐漸轉為無鉛製程,而BGA基板上的銅墊層表面則以塗佈OSP(Organic Solderability Preservatives)的方式來取代較昂貴的Au/Ni鍍膜。本研究是利用Sn-Ag-Cu銲料(SAC305)在OSP銲墊上,以不同條件迴銲(reflow),於155°C下恆溫時效後,觀察其界面反應及介金屬化合物(intermetallic compound, IMC)之生長行為。
研究結果發現,隨著時效時間的增長,後續的IMC生長都因為一開始的reflow條件不同而有所變化。reflow過程中,reflow時間越長與最高溫度越高,也就是過程中能量輸入越多者,生長出來的IMC越厚,再經過多天時效後,其總厚度(Cu6Sn5與Cu3Sn的厚度總和)也最厚。若將每組時效不同天數的IMC總厚度扣除時效0天的原始厚度而對時效天數的平方根作圖,可發現呈正比關係,此現象說明了本實驗IMC的生長為擴散控制,亦得知Cu6Sn5與Cu3Sn的生長在此已達到穩態(steady state)。
最後,本實驗利用CP(Cross Section Polisher)將C組時效過後的試片拋光後,發現在Cu/Cu3Sn介面處與Cu3Sn本身出現了Kirkendall voids散佈的情形。隨著時效天數增加,Cu3Sn增厚,C組時效時間20~60天孔洞分布密度會比時效5天的高,但沒有裂縫(crack)情形產生。
總目錄
摘要………………………………………………………………………I
總目錄…………………………………………………………………III
表目錄…………………………………………………………………V
圖目錄…………………………………………………………………VI
第一章、前言……………………………………………………………1
1-1研究背景…………………………………………………………1
1-2無鉛銲料的興起…………………………………………………3
1-3研究動機…………………………………………………………4
第二章、 文獻回顧………………………………………………………6
2-1金屬間之界面反應………………………………………………6
2-1-1 Sn-Cu………………………………………………………6
2-1-2 Sn-Ag-Cu…………………………………………………7
2-2 Kirkendall voids之形成… ……………………………………10
2-3介金屬化合物成長動力學………………………………………11
第三章、實驗方法……………………………………………………13
3-1 實驗目的……………………………………………………13
3-2 儀器設備……………………………………………………14
3-3 實驗流程……………………………………………………15
3-3-1 試片準備……………………………………………………16
3-3-2 試片cross section 製作……………………………………17
第四章、實驗結果……………………………………………………18
4-1 各組試片IMC成長情形………………………………………18
4-2 各組試片IMC之成分分析……………………………………19
4-3 各成分之擴散行為……………………………………………20
第五章、討論……………………………………………………21
5-1 IMC表面形貌之探討…………………………………………21
5-2 IMC厚度變化之探討…………………………………………23
5-3 Kirkendall voids形成之探討…………………………………25
第六章、實驗結論………………………………………………………26
第七章、參考文獻………………………………………………………28











表目錄
表3-1 reflow條件………………………………………………………32
表3-2 reflow過程中溫度對時間所圍成之三角形或梯形面積………33

















圖目錄
圖4-1各組試片經155°C時效後之BEI影像圖 (0、5天)…………….34
圖4-2各組試片經155°C時效後之BEI影像圖 (10、20)…….……..35
圖4-3各組試片經155°C時效後之BEI影像圖 (30、40天)………..36
圖4-4各組試片經155°C時效後之BEI影像圖 (45、60天)………..37
圖4-5 A組試片經155°C時效後之IMC定量分析(a) 0天(b) 20天
………………………………………………………………………..…38
圖4-5 A組試片經155°C時效後之IMC定量分析(c) 40天(d) 60天...
..................................................................................................................39
圖4-6 S組試片經155°C時效後之IMC定量分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..40
圖4-6 S組試片經155°C時效後之IMC定量分析(c) 40天(d) 60天…
…………………………………………………………………………..41
圖4-7 B組試片經155°C時效後之IMC定量分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..42
圖4-7 B組試片經155°C時效後之IMC定量分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..43
圖4-8 C組試片經155°C時效後之IMC定量分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..44
圖4-8 C組試片經155°C時效後之IMC定量分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..45
圖4-9 A組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..46
圖4-9 A組試片經155°C時效後之mapping分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..47
圖4-10 S組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..48
圖4-10 S組試片經155°C時效後之mapping分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..49
圖4-11 B組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..50
圖4-11 B組試片經155°C時效後之mapping分析(c) 40天(d) 60天..
…………………………………………………………………………..51
圖4-12 C組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 0天(b) 20天…
…………………………………………………………………………..52
圖4-12 C組試片經155°C時效後之mapping分析(a) 40天(b) 60天..
…………………………………………………………………………..53
圖4-13各組試片IMC平均總厚度生長情形…………………………54
圖4-14 A組IMC厚度變化對時間平方根作線性迴歸……………….55
圖4-15 S組IMC厚度變化對時間平方根作線性迴歸……………….56
圖4-16 B組IMC厚度變化對時間平方根作線性迴歸……………….57
圖4-17 C組IMC厚度變化對時間平方根作線性迴歸……………….58
圖4-18 IMC生長示意圖………………………………………………59
圖4-19 CP拋光後C組時效5天試片BEI影像(a)2000倍(b)5000倍
…………………………………………………………………………..60
圖4-20 CP拋光後C組時效20天試片BEI影像(a) 2000倍(b)5000倍
…………………………………………………………………………..61
圖4-21 CP拋光後C組時效40天試片BEI影像(a) 2000倍(b)5000倍
…………………………………………………………………………..62
圖4-22 CP拋光後C組時效60天試片BEI影像(a) 2000倍(b)5000倍
…………………………………………………………………………..63
1. 趙建基,姜信騰,李青峰,周意工,陳豫台,陳榮泰 譯, J. H. Lau
原著, “球腳格狀陣列封裝技術”, 鴻海精密工業
2. C.E. Ho, S.C. Yang, and C.R. Kao, “Interfacial reaction issues for
lead-free electronic solders,” Journal of Materials Science: Materials in
Electronics, Vol.18, pp.155-174, 2006
3. K. L. Lin and P. C. Shih, "IMC formation on BGA package with
Sn-Ag-Cu and Sn-Ag-Cu-Ni-Ge solder balls”, Journal of Alloys and
Compounds”, Vol.452, pp.291-297, 2008
4. Shenliang Sun, Y. H. Yau, J. Fudala, R. Farrell, C. Fan, C. Xu, K.
Wengenroth, M. Cheung and J. Abys, “Novel OSP coating”, OSPCircuiTreeShenliang, 2006
5. J.W. Yoon, B. I. Noh, Y. H. Lee, H. S. Lee, S. B. Jung, “Effects of
isothermal aging and temperature-humidity treatment on substrate on joint reliability of Sn-3.0Ag-0.5Cu/OSP-finished Cu CSP solder joint“, Vol.48, pp.1864-1874, 2008
6. C.E. Ho, C.Y. Liu, and C.R, Kao, “Inhibiting the Formation of (Au1-x Nix)Sn4 and Reducing the Consumption of Ni Metallization in Solder Joints”, Journal of Electronic Materials, Vol.31, No.11, pp.1264-1269, 2002
7. N. Saunders and A.P. Miodownik,” Bulletin of alloy phase diagrams”,
Metals Park American Society for Metals, Vol.11(3), pp.278-287, 1990
8. S. Bader, W. Gust, and H. Hieber, “Rapid Formation of Intermetallic
Compounds by Interdiffusion in the Cu-Sn and Ni-Sn Systems”,
Acta Metallurgica et Materialia, Vol.43, No.1, pp.329-337, 1995
9. S.K. Kang, R.S. Rai, and S. Purushothaman, “Interfacial Reactions
During Soldering with Lead-Tin Eutectic and Lead-free Tin-rich Solders”, Journal of Electronic Materials, Vol.25, No.7, pp.1113-1120, 1996
10. J. O. G. Parent, D. D. L. Chung, and I. M. Bernstein, “Effects of Intermetallic Formation at the Interface Between Copper and Lead-tin Solder”, Journal of Materials Science, Vol.23, No.7, pp.2564-2572, 1988
11. H. K. Kim and K. N. Tu, “Rate of Consumption of Cu in Soldering Accompanied by Ripening”, Appiled Physics Letters, Vol.67, No.14, pp.2002-2004, 1995
12. H. Y. Lu, H. Balkan, K.Y. S. Ng, ’’Microstructure evolution of the Sn-Ag-y%Cu interconnect“, Microelectronics Reliability, Vol.46, pp.1058-1070, 2006
13. A. Sharif and Y.C. Chan, “Dissolution kinetics of BGA Sn-Pb and Sn-Ag solders with Cu substrates during reflow”, Materials Science and Engineering B, Vol.106, pp.126-131, 2004
14. C.E. Ho, Y.L. Lin, and C.R. Kao, “Strong Effect of Cu Concentration
on the Reaction between Lead-Free Microelectronic Solders and Ni”,
Chemistry of Material, Vol.14, No.3, pp.949-951, 2002
15. 高振宏,羅偉成,2002材料年會中國材料科學學會,2002年年會論文集(光碟),電子構裝及材料組
16. R. E. Reed-Hill, “Physical metallurgical Principles, 3nd ed.”, pp.364-369, 1992
17. W. K. Choi and H. M. Lee, “Effect of Ni Layer Thickness and Soldering Time on Intermetallic Compound Formation at the Interface Between Molten Sn-3.5Ag and Ni/Cu Substrate”, Journal of Electronic Materials, Vol.28, No.11, pp.1251-1255, 1999
18. C. M. Liu, C. E. Ho, W. T. Chen and C. R. Kao, “Reflow Soldering
and Isothermal Solid-State Aging of Sn-Ag Eutectic Solder on Au/Ni
Surface Finish”, Journal of Electronic Materials, Vol.30, No.9, pp.1152-1156, 2001
19. J. K. Park, C. W. Yang, J. S. Ha, C. U. Kim, E. J. Kwon, S. B. Jung
and C. S. Kang, “Investigation of Interfacial Reaction Between Sn-Ag
Eutectic Solder and Au/Ni/Cu/Ti Thin Film Metallization“, Journal of
Electronic Materials, Vol.30, No.9, pp.1165-1170, 2001
20. A. Zribi, A. Clark, L. Zavalij, P. Borgensen, and E.J. Cotts ,”The
growth of intermetallic compounds at Sn-Ag-Cu solder/Cu and Sn-Ag-Cu solder/Ni interfaces and the associated evolution of the Solder microstructure“, Journal of Electronic Materials, Vol.30 No.9 ,pp.1157-1164, 2001
21. 鍾子豪,“無鉛錫球介面反應顯微組織研究”,國立中山大學
材料科學研究所,碩士論文,2007
22. X. Deng, G. Piotrowski, J.J. Williams and N. Chawla, “Influence of Initial Morphology and Thickness of Cu6Sn5 and Cu3Sn Intermetallics on Growth and Evolution during Thermal Aging of Sn-Ag Solder/Cu joints”, Journal of Electronic Materials, Vol.32 No.12 ,pp.1403-1413, 2003
23. T.C. Chiu, K. Zeng, R. Stierman, D. Edwards and K. Ano, “
Effect of Thermal Aging on Board Level Drop Reliability for Pb-free BGA Packages”, in Proceedings of 2004 IEEE Electron. Comp. Tech. Conf. (ECTC), pp.1256-1262, 2004
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔