[发明专利]一种BGA焊点加速寿命预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子产品的封装，具体涉及一种BGA(Ball Grid Array，球栅阵列)焊点加速寿命预测方法。

背景技术

随着电子产品向便携式、小型化，网络化和多媒体方向的迅速发展，对多芯片组件的封装技术提出了更高要求，新的高密度封装技术不断涌出，BGA(Ball Grid Array，球栅阵列)就是近年来兴起的新型高密度封装工艺。BGA改变传统封装采用的周边引线方式，变成在基板下面面阵排列引出脚，并将引出脚改为Pb/Sn焊料凸点。与传统的封装形式相比，BGA具有单位面积上的I/O数多，引线电感和电容小，散热效果好、对位要求低等优点，从而使其逐渐成为现代封装技术的主流。由此可见，BGA焊点的使用寿命已成为影响电子产品质量与可靠性的关键因素。

近年来，随着可靠性试验技术的发展，加速寿命试验逐渐成为鉴定产品的可靠性寿命的主要手段之一。所谓加速寿命试验，即是在不引入新的失效机理的前提下，通过采用加大应力的方法促使样品在短期内失效，以预测产品在正常工作条件或储存条件下的可靠性的试验。它以实验为手段，通过记录分析高应力下试验样本的失效数据，得到该应力下的样本总体的寿命特征，再外推样本使用应力下的寿命特征。加速试验一般有两种用途，其一是定性加速试验，主要用于确认产品的失效模式和失效机理；其二是定量加速试验，亦即加速寿命试验，主要用于预测产品在使用条件下的寿命特征。对于前者而言，加速寿命试验无疑是十分有效的，因为在加速条件下，较高的应力能使产品的薄弱环节尽快地暴露出来，从而发现设计生产环节的缺陷；而对第二种用途而言，情况比较复杂，因为很难建立起加速条件和使用条件下产品失效特征的对应关系，并且也没有任何一种加速寿命模型能够精确的描述产品的寿命-应力关系，也没有一种加速模型能够适用于多种产品。

目前，BGA焊点的寿命参数评估有两种方法：1)现场数据统计法；2)利用加速寿命试验获取试验数据，然后进行统计分析。现场数据统计法是通过收集现场使用的故障数据，然后对数据进行统计处理，进而实现对BGA焊点寿命评估。但现场数据分布区域广，数据收集周期长，因此通过现场数据对BGA焊点的寿命进行评估比较困难。利用加速寿命试验获取试验数据，可以弥补上述缺点。但目前常用的3种加速寿命试验方法，即恒定应力加速寿命试验方法、步进应力加速寿命试验方法和序进应力加速寿命试验方法，均不能实现快速获得BGA焊点寿命数据的目的，主要原因是：恒定应力加速寿命试验需要分组试验，试验周期长；步进应力和序进应力加速试验数据不适用于最佳BGA焊点的寿命估计模型—Engelmaier-Wild模型。

发明内容

针对以上不足，本发明提供了一种加速寿命试验方法，包括：综合应力试验、快速温度循环试验和寿命回归等试验步骤，在较短时间内快速激发出样品的潜在缺陷，从而能迅速优选出最佳BGA焊点工艺方法，并选取合适数量的最佳BGA焊点样品，通过快速温度循环试验在短时间内获取足够的样品寿命数据，并应用Engelmaier-Wild模型估算出BGA焊点的平均失效前时间(平均寿命)。

本发明的第一个实施方式涉及一种BGA焊点加速寿命预测方法，包括：

c)对BGA样品进行温度循环处理，其中所述温度循环处理为以将样品加热至温度T_q-max并保持时间t_q-u，随后以R_q(℃/min)速度将样品温度冷却至T_q-min并保持时间t_q-d为一个周期循环，对所述样品进行多次周期循环处理直至样品失效，并记录1～n号样品失效周期循环次数N_f1、N_f2、…、N_fn，以式(II)计算得到平均失效周期循环次数