[发明专利]综合应力下微互连焊点的疲劳寿命评价方法、装置和系统

说明书

本发明涉及一种微互连焊点的疲劳寿命评价方法、装置和系统，该方法包括：根据待评价器件制备焊料和的最小单元线路板；将焊料和最小单元线路板采用二次回流的方式组装成最小单元菊花链互连结构以形成微互连焊点；将最小单元菊花链互连结构固定在绝缘的硬质测试夹具上以形成对微互连焊点的应力约束；将硬质测试夹具放置于应力测试环境中并采集最小单元菊花链互连结构的电参数以根据电参数评价微互连焊点的疲劳寿命。使用该方法能够有效的评估微互连焊点的疲劳寿命，可对不同成分焊料的微互连焊点的疲劳寿命进行评价，从而对微互连焊点的结构和材料进行优化计。通过比较各种成分焊料的微互连焊点的疲劳寿命可以确定效果最好的焊点结构和材料。

技术领域

本发明涉及电子元器件封装领域，特别是涉及一种综合应力下微互连焊点的疲劳寿命评价方法、装置和系统。

背景技术

高密度封装微互连焊点在电子组装技术中主要起机械支撑、信号传输及热传导的作用，确保焊点具有良好的机械支撑及电气连接性能对电子设备整机可靠性至关重要。随着封装尺寸的微型化，微互连焊点的尺寸持续减小。焊点尺寸的微型化导致其回流组装过程中的冶金行为、微观组织结构形成与演化发生明显的变化，特别是倒装芯片技术引起的电迁移使焊点界面反应及微观组织演化更加复杂。电子产品在服役过程中要承受越来越复杂的负载作用，如电场、温度场(热场)、应力场、磁场和潮湿环境以及多变载荷等。在上述多负载场耦合作用下，焊点的界面反应与微观组织演变愈来愈复杂，出现了原子迁移、晶须和焊点塌陷等现象，微互连焊点的可靠性特别是疲劳寿命受到极大影响。

目前，评价电子封装微互连焊点疲劳寿命的方法主要有两种，一种为有限元仿真。基于有限元仿真的评价方法一般基于微焊点基体材料的粘塑性特性进行分析，未能考虑焊点微观组织演变特别是尺寸微型化和电场作用对微互连焊点疲劳寿命的影响。另一种为基于IPC-9701A-2006(表面贴装焊接连接的性能测试方法和鉴定要求)的电阻变化监测法。IPC-9701A检测方法需要专门测试仪器，如事件检测器或数据记录器，且会受到尺寸微型化引起的微互连焊点成分、应力水平的变化影响，菊花链焊点串联电路测量的标准差以及导线接触点的电阻变化会对微互连焊点疲劳寿命产生误判。此外，基于IPC9701A-2006的微互连焊点疲劳寿命的电学评价方法不能有效定位缺陷焊点，不利于倒装微互连焊点结构及材料的设计优化。

综上所述，现有的评价电子封装微互连焊点疲劳寿命的方法容易产生误判，不能有效评估微互连焊点的疲劳寿命。

发明内容

本发明提供一种能有效评估微互连焊点的疲劳寿命的评价方法、装置和系统。

一种综合应力下微互连焊点的疲劳寿命评价方法，包括：

根据待评价器件制备焊料和最小单元线路板；

将焊料和最小单元线路板采用二次回流的方式组装成最小单元菊花链互连结构以形成微互连焊点；

将最小单元菊花链互连结构固定在绝缘的硬质测试夹具上以形成对微互连焊点的应力约束；

将硬质测试夹具放置于应力测试环境中并采集最小单元菊花链互连结构的电参数，以根据电参数评价微互连焊点的疲劳寿命。

在其中一种实施方式中，在将最小单元菊花链互连结构固定在绝缘的硬质测试夹具上以形成对微互连焊点的应力约束的步骤之后，还包括：将多个最小单元菊花链互连结构使用导线串联得到菊花链串联电路；

将硬质测试夹具放置于应力测试环境中并采集最小单元菊花链互连结构的电参数，以根据电参数评价微互连焊点的疲劳寿命的步骤包括：将硬质测试夹具放置于应力测试环境中，采集菊花链串联电路的电参数，以根据电参数评价微互连焊点的疲劳寿命。

在其中一种实施方式中，根据待评价器件制备焊料和最小单元线路板的步骤包括：

制备焊料；