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微型夏比冲击设备中水平放置的芯片尺寸封装的跌落研究

【摘要】:图11.15和图11.16所示为倒装芯片及臂的末端处铰接的基板分布。在臂的末端安装有重物或摆锤。振动将对焊料接头施加法向力和剪切力。因为冲击方向平行于芯片和基板的法向,该试样布置方式与11.5.1节中讨论的水平板的跌落试验的JESD22-B111标准类似。此外我们可将芯片放置在臂的中部,而不是靠近臂的末端。臂中部的振动幅度也相当大。摇臂将击中自由悬挂的臂,由此可得到循环冲击。实际上,我们可以研究冲击中两个臂上试样的失效。

图11.15和图11.16所示为倒装芯片及臂的末端处铰接的基板分布。芯片表面及其基板的法线平行于臂的摆动方向。在臂的末端安装有重物或摆锤。当臂和重物一起向下摆动并撞到固定墙时,臂发生弯曲并产生振动。毫无疑问,摆锤的重量会影响臂振动的频率和幅度。振动将对焊料接头施加法向力和剪切力。因为冲击方向平行于芯片和基板的法向,该试样布置方式与11.5.1节中讨论的水平板的跌落试验的JESD22-B111标准类似。此处我们可以测试芯片尺寸封装上具有BGA焊料接头的较小试样,还可以测试单个硅芯片和其模块之间的倒装芯片焊料接头。若我们直接使用焊料凸点将芯片连接到臂上,测试将更有效。此外我们可将芯片放置在臂的中部,而不是靠近臂的末端。臂中部的振动幅度也相当大。

或者我们可移除刚性墙,并安装另一个臂:一个摆动,另一个自由悬挂。两者都将承受相同的载荷:样品、锤子和加速度传感器。摇臂将击中自由悬挂的臂,由此可得到循环冲击。实际上,我们可以研究冲击中两个臂上试样的失效。

上述的简单测试使我们能够分析焊料接头在跌落时的材料力学行为,并将结果与加工条件相关联。我们可定量和系统地研究铜-锡反应和电迁移的极性效应对焊料接头断裂行为的影响。另外,在消费类电子产品中,封装设计、结构和材料(如系统级封装)也可能影响其在跌落时的冲击行为。