一、介紹

    同其他封裝形式（shì）相比，倒（dǎo）裝焊技術在電子製造業領域應用更為廣泛，這是因為（wéi）它在尺寸、性能、機（jī）動性、可靠性和成本等方麵的優勢，這是一種更加先進的封裝技術。在倒裝焊技術中，帶焊點的芯片可以直（zhí）接焊接到低值有機（jī）基板上，如FR-4印刷線路板，然後采用填充物進行密封，與塑封器件（jiàn）類似，填充（chōng）料密封可以顯著（zhe）地減少芯片（piàn）和基板熱（rè）膨脹係數(CTE)不（bú）匹配而產生剪切應力，從（cóng）而大大提（tí）高焊點的疲勞壽命（mìng）。盡管如此，在密（mì）封填（tián）充物、芯片和基板間的界麵仍然是主（zhǔ）要影響可靠性的問題所在，如芯（xīn）片裂紋、填充物裂紋和分層等等。裂紋在金屬間化合物(IMC)中很容易延伸並擴張，金屬間化（huà）合物通（tōng）常（cháng）是在焊點與底層金屬化層(UBM)之間，所以，裂紋和分層影響到焊點疲勞壽命的提高。圖I所示是（shì）倒裝焊技（jì）術領域中幾種常見的潛在失效模式。

    二（èr）、試驗設計

    對倒裝焊技術而言（yán），如何評（píng）價密封填充物與（yǔ）芯片或基板間的焊點可靠性、分層等，一直是無法回避的問題。傳（chuán）統地，針（zhēn）對（duì）塑封器件采用熱循環（huán）試驗作為單步試驗，以評價熱膨脹係（xì）數(CTE)失（shī）配產生的熱一機械應力問（wèn）題，通常該項（xiàng）試驗要作（zuò）1000 次循環以上，極為耗時。另外，為篩（shāi）選和評估（gū）製（zhì）造工藝與（yǔ）材料（liào）係列的相容性（xìng），經常采用8S℃/85%RH 雙85試驗，或類似的侵蝕退化試驗進行評估。在塑封器件早期，1000 小（xiǎo）時雙85試驗並不難通過，大多數（shù）商業市場也（yě）可以接受1000 小時。但是，現在對（duì）塑封器件的常規（guī）要求是超過10000小時無失效，這是一個漫長的試驗時間。為了縮短產品開發上市時間，需要設計更（gèng）加嚴酷的環境試驗，以縮短試驗和評估時間，降低產品成本。其中，典型的試驗是利用HAST試驗箱做高加速應力試驗(HAST):試驗溫度121C, 100%RH, 2個大氣壓，根（gēn）據需要可加或不加（jiā）偏壓，試驗時（shí）間為2- 168小時，HAST可以看成是雙85試（shì）驗的升級。HAST在壓力容器（qì）中，通過維持濕度和溫度控製，為加速試驗引入了新的激活能。

    在本文（wén）中（zhōng），HAST作為一個加速環境試（shì）驗，用於快速評估倒裝焊接在FR-4 基板上麵（miàn）陣分布焊點的（de）可靠性。該試驗（yàn）主要是通過加速侵蝕（shí）過程（chéng），從而大大縮（suō）短了可靠性評估時間。本次試驗樣品在經過本文設計的HAST試驗後(見表1), 進行了相關的可靠性分析和（hé）失效（xiào）分析。試驗結果（guǒ）說明HAST能夠作為一個有效的可靠性試驗評價工具用於倒（dǎo）裝焊技術領域。

    三、試驗流程及結果

    設計成雛菊鏈狀試（shì）驗電路的芯片(5。0x5。0mm)組裝到FR4基板上，該芯片采用電鍍基焊點（diǎn）{。藝沉積共晶焊點(63Sn/37Pb),在芯（xīn）片表麵濺射阻擋（dǎng）層Ti-W(1000A)和Cu(4000A), 焊點的平均高度為100μm， 焊點間（jiān）距為（wéi）450um，焊（hàn）點麵陣分（fèn）布數量為I0x10(如圖 2所示)。密封填充（chōng）物繞芯片邊沿90℃ 注入（rù），然後固化。

    所有試驗（yàn）樣品都要進行電性能測試和掃描聲學顯微鏡(SAM)檢查，以（yǐ）進行HAST試驗前後的比較。試驗樣品的製造過程和檢測流程見表2所示。

    沒有預處理的樣品在分別完成24小時、48小時的HAST試驗後，很快就（jiù）出現了明（míng）顯（xiǎn）得空洞，如圖3所（suǒ）示。這些（xiē）空洞反映了密封填充物的分層，當空洞的尺寸變得越來越大，就會嚴重影響焊點的可靠性，如焊點發生退（tuì）化，其導通電阻增加。如圖4所示，在分（fèn）別經過24小時、48小時的HAST試驗後，焊點（diǎn）導通電阻的變化率都有增加。

    四、結論

    對倒裝焊技術而言，密封填充物和（hé）芯片或基板間的分（fèn）層和焊點可靠性一（yī）直是一個特別重要的課題。對塑封型器件的可靠性評價，多年來-直將雙85試（shì）驗作為標準評價試驗工具。本文（wén）提出采用加（jiā）速環境（jìng）試驗如HAST,對倒裝焊接在FR4基板上麵陣分布的焊點進行可靠性評價，試驗結果表明可以代替雙85試驗，將是用於倒裝焊技術領域的-一（yī）個有效的可靠性試驗工具。

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