机罩下：焊点可靠性

汽车工业继续推动提高软篷下应用的焊点可靠性（SJR）。SJR的一个方面是，板上温度循环（TCOB）评估元件和印刷电路板之间的焊接互连在温度偏移期间的热疲劳阻力。在某些情况下，对第一次失败的周期数的要求比前几代产品增加了2倍。

长期以来，使用NSMD-BGA焊盘的封装比使用SMD焊盘的封装对疲劳引起的焊点裂纹更有弹性。然而，在我们之前对292MAPBGA和416PBGA封装进行的研究中，NSMD焊盘在AATS测试中因另一种失效模式（基板铜痕迹裂纹）而过早失效。

详细的失效分析表明，这些裂纹仅发生在模具阴影处的BGA焊盘上。这导致了这样一个想法，即混合设计的NSMD垫以外的模具阴影，同时保持SMD垫下的模具可以更好地执行比纯粹的SMD设计。

另外，低CTE基板介电材料作为一种减少封装翘曲的方法正在研究中。低于Tg时，模具化合物CTE为9ppm/°C。标准基板电介质CTE为16ppm/°C，导致在较低温度下出现相当大的包装翘曲。假设将基板介电材料CTE降低至11ppm/°C将减少封装翘曲，从而降低焊接接头应变，从而提高焊接接头寿命。

表1：包装详情。DOE变量为黄色。

使用六单元实验矩阵研究这两个变量（基板介电材料和封装垫设计类型）的影响。这些实验采用标准菊花链温度循环测试方法。现场监测组件，以检测发生的故障，并将2参数威布尔故障分布拟合到数据中。根据DOE变量对威布尔拟合得出的各种指标进行回归，以确定对焊点寿命有重大影响的因素以及影响程度。

使用横截面和染色和撬动技术对在固定读取点从室中移除的未监测组件评估裂纹扩展。根据电气试验和裂纹扩展数据的总和，确定了各参数对裂纹扩展的影响。

实验：

设计

包属性汇总在表1中。实验中用黄色突出显示的部分有所不同。基板电介质详情见表2。

BGA阵列如图1所示。图1a中的基线SMD设计仅包含SMD焊盘。图1b中的Hybrid-A使用相同的脚印，但外部四个环被NSMD垫替代，而模具边缘的垫保持为SMD。

表2：基板介电机械性能。

相比之下，外六个环是混合-B的NSMD，包括模具边缘。在所有情况下，SMD焊盘SRO（阻焊开孔）均为0.45mm。为了补偿焊盘侧壁上的焊料润湿，混合设计上的NSMD焊盘稍微小一些，以产生类似的球高度。

这些封装是带对焊接点电连接的菊花链测试车辆。一个完整的电路是由连接对在印刷电路板方面被跳过的包。所有的焊点都被监控为一个“网络”，任何焊点的故障意味着剩余的焊点不再被电子监控。

图1:BGA示意图，显示了三种不同设计的SMD和NSMD焊盘布局。

除了故意改变参数外，菊花链包装在机械上与最终产品相似：相同的模具尺寸、面积和厚度。同样，使用相同的材料组：模具化合物，模具连接，装配工厂。

要阅读本文的完整版本，请单击此处，该版本出现在2018年4月发行的SMT007杂志上。