随机空洞生成及热冲击载荷对发光二极管倒装芯片焊点机械可靠性的影响

摘要： 为使发光二极管（LED）结构更紧凑高效，在芯片级封装（CSP）中推荐采用倒装焊锡球连接——该连接在机械支撑、散热及导电方面具有关键作用。然而焊锡球空洞的产生始终影响着连接点的机械强度、热稳定性及可靠性。本文基于JEDEC热冲击测试标准（JESD22-A106B），通过建模研究LED倒装焊Sn96.5–Ag3.0–Cu0.5（SAC305）焊锡球连接中三维随机空洞的生成情况，并结合仿真与实验手段探究热冲击载荷对其机械可靠性的影响。研究结果表明：（1）经热冲击老化后焊点空洞率上升，其剪切强度呈指数级衰减；（2）焊点第一主应力虽无明显增加，但当焊点角落出现通孔空洞时将急剧升高；（3）针对随机分布空洞的焊点疲劳失效建模采用近似模型估算寿命，实验数据证实绝对预测误差可控制在2.84%左右。