| 2001/6/20 第21号 エレショー技報 （有）安部実装技術研究所 ============================================================== ■開発支援 ■海外SMT技術情報「 BGAの実装信頼性と表面仕上の影響」 ============================================================== 広報担当者または営業担当者の方にもご転送ください。 eleshow出展社は今後、無料で随時「エレショー技報」に広告を掲載出 来ます。新製品の紹介等を瞬時に送れるシステムを社内に構築したの と同じ効果があります。ぜひ、この新しい宣伝方法の威力を実感して ください。 詳しくは eleshow.com/ の表紙右側の「出展について」をご覧下さい。 =============================================================== ■開発支援 （株）ランドマーク ランドマーク社は質の高い開発、設計力を持つファブレス型のベンチャー 会社です。FPGA動作検証用ボード・電子機器開発・LSICプログラム開発 （FPGA開発）・基板設計・開発や製造支援（EMS）など、貴方のアイディ アを迅速に開発・デバッグ・製品化します。 詳しくは、www.eleshow.com/ 8-8-4をご覧ください。 =============================================================== ■海外SMT技術情報 「BGAの実装信頼性と表面仕上の影響」 この論文は当社発行の「'99欧米BGA／CSP／FC最新実装技術」から抜粋し、 約半分削除しました。詳細は本書をご覧下さい。 要旨 セラミックパッケージ2種（361，625I/O）、プラスチックパッケージ5種 （256、313、352を2タイプ、560I/O）、表面仕上げ方法3種を要因として、 多数の試験基板を実装した。それらを二種類の温度サイクル試験にかけ、 故障までのサイクル数を求めた。 本報では7,000サイクルまでの故障特性を報告する。3種類の表面仕上げ （HASL、OSP、Ni/Au）の影響および故障機構について詳しく論じた。 Ni/Auの脆性故障についてSEMと電気的表面解析の結果を示し、故障原因に ついて議論した。 序 BGAは市販製品に普通に使用され、航空宇宙用に評価され、高ピン数のQFP を置き換えつつある。熱的、電気的性能の向上に加え、高ピッチ（1,25mm） のBGAは配線強度やセルフアライメントなど、製造上からも魅力がある。 BGAの実装性を理解し対応するため、Jet Propulsion Laboratory (JPL)は、 '95に16社による研究会を結成した。多様な会員は軍、産業界、学校、装置 部門の人々を含んでいる。 中間報告を'98 NEPCON WESTで報告した。本報では以下を報告する。 ・7,000サイクルまでの故障機構 ・セラミックとプラスチックパッケージの故障機構の差異 ・故障とその機構への表面仕上げの影響。 特に表面仕上げの影響に注目する。検討したのはホットエアーレベラー (HASL)、Organic Solder Preservative(OSP；プリフラックスのこと)、 Ni/Auメッキ（特定用途のため加えた）の３種である。 BGA試験基板の形状 PBGAとCBGAの二種を、６層1,6mmのFR-4およびポリイミドPWBに実装した。 プラスチックパッケージにはOMPAC(Overmolded Pad Array Carrier)から Super BGA(SBGA)まで含んでいる。それらを列記すると、 ・2種の外辺 （バンプが周辺にある）SBGA；352、560 I/O ・外辺OMPAC；352 I/O、 PBGA；352、 256 I/O ・廃止されたPBGA；3/3 I/O ・QFP；256 I/O 0.4mmピッチ SBGAではICダイは標準BGAより熱拡散をよくするため大きな銅板に直接接 続されている。プラスチックパッケージ用のはんだボールは共晶を用いた。 625、361 I/Oのセラミックパッケージも評価した。これらには直径0,9mm の高融点はんだ（90Pb/10Sn）を用いた。リフローにおいてはパッケージ 側には共晶はんだ、基板側には共晶はんだペーストを用いた。 プラスチックパッケージはダミーを用いデージー鎖の設計をし、PWBはは んだ接合部分を監視できるようにした。ほとんどのパッケージは4個の、 560 I/Oの時は5個の、QFPは1個のデージー鎖とした。 温度サイクル試験 二個所の設備で、かなり条件の異なる二種類の温度サイクル試験を行った。 A:−30〜100℃、2℃/分、高温での保持時間20分、1サイクル82分。 B:−55℃、室温、125℃の三室法、10〜15℃/分の非線形熱衝撃試験、 高低温で各20分の保持時間、1サイクル60分。 BGA試料は常時監視されて いる。 プラスチックパッケージ実装の故障機構 図1はSBGAとPBGAのボイドを持つはんだ接合の写真である。ほとんどのボ イドはPBGA実装基板のパッケージ側に接近している。上の右側の写真は、 クラックの成長状況をよく示している。クラックはパッケージコーナーの 界面から始まり、45度の角度でボイドに侵入し、ボイドから界面に平行に 伸びている。 下左側の写真のボイド中に（断面試料作成のため）埋込材が侵入している。 貫通クラックが見えないので、切断面に直角なクラックがあったと推定さ れる。このことから故障モードの複雑さと、二次元の断面図による故障解 析の危険性が分かる。理想的には三次元の解析が必要である。 B条件4,500サイクル後、パッケージの接着は大変弱く、基板から簡単に とれる。外したパッケージのボールにインクを付けて紙に押付けると、ボ ールの地図が出来る。SBGA 560のいくつかのボール地図を図2に示した。 SBGA上にあるボールを示す黒点が多いので、ほとんどのボールはFR-4基板 界面から分離している。しかしポリイミド基板では逆であった。ポリイミ ド基板の方が熱的に安定なためであろう。 パッケージ側の一列のボールが全て外れた例があり、強い反りがあったと 推定される。 セラミックパッケージの場合、4,500サイクルでパッケージが基板からすで に外されており、地図は作れなかった。ほとんどのボールは基板側にあった。 表面仕上げ HASL OSP Ni/Au 異なる表面仕上げに対する故障機構 結論 （あとがき） より詳しくは、www.eleshow.com/ の海外技術情報をクリックし、 2001.6.20月号をご覧下さい。 ================================================================ ■本メールの配信をご希望の方がいらっしゃいましたら、「エレショー技 報配信希望」と記入し、E-mailアドレス、TEL、FAX番号、会社名、氏名を ご記入の上、E-mail anbe@anbesmt.co.jp までご連絡ください。（何名 様でも結構です） ■登録削除方法━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 以後ご不要の場合は、お手数をお掛けしますが本メールをご返送下さい。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 発行:（有）安部実装技術研究所 編集長：安部 可伸 〒226-0016 横浜市緑区霧が丘6-11-4 TEL +81-(0)45-922-6070 FAX +81-(0)45-922-2830 E-mail anbe@anbesmt.co.jp ------------------------------------------------------------------ ※このメールは「等幅フォント」でご覧下さい。 正しく表示されない方はお使いのメールソフトのフォント設定を以下の ようにご指定下さい。 ・Windowsご使用の方：MSゴシック ・Macご使用の方：Osaka-等幅 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ Copyright(C)1999-2000 ANBE SOLDERING TECHNOLOGIES Ltd. 許可無く転載することを禁じます。 |