In this study, the interfacial reactions and electrical properties of the Sn-35(wt%)Pb-2(wt%)Ag/Cu BGA solder joints after the thermal shock test were investigated with three different kinds of the underfill used commercially. The microstructural evolutions of the solder joints were observed using a scanning electron microscopy (SEM) and the electrical resistance of the solder joints were evaluated with the numbers of thermal shock cycle using the four-prove method. The increase in the $Cu_{6}Sn_{5}$ IMC thickness led to the increase in the electrical resistance with increasing the numbers of the thermal shock cycle. The increase in the electrical resistance of the BGA packages with the underfill was smaller than that without the underfill. The silica contained underfill led to the higher electrical resistance.
Semiconductor packaging technology is changed rapidly according to the trends of the micro miniaturization of multimedia and information equipment. For I/O limitation and fine pitch limitation, DIP and SOP/QFP are replaced by BGA/CSP. This is one of the surface mount technology(SMT). Solder ball is bumped n the die pad and connected onto mounting board. In ball bump formation, vacuum suction type ball alignment process is widely used, However this type has some problems such as ionization, static electricity and difficulty of fifo(first-input first-out) of solder balls. Seesaw type is reducing these problems and has a structural simplicity and economic efficiency. Ball cartridge velocity and ball aligned plate angle are Important variables to improve the ball alignment Process. In this paper, seesaw-type CSP solder ball loader is developed and the optimal velocity and plate angle are proposed.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.19
no.7
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pp.53-59
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2005
In this paper, we proposed the 2-dimensional inspection algorithm for micro-BGA(Ball Grid Array) device using a vision system. The reposed method uses the subpixel algorithm for high precision. The proposed algorithm preferentially extracts the package area of device in the input image. After the extraction of package area, each ball areas are extracted by ball search window method. The parameters for inspection are calculated for the extracted ball area. In the simulation results, we have the average error within 17[${\mu}m$].
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.15
no.4
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pp.77-86
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2008
The reliability of leaded and lead-free solders of BGA type packages on a printed circuit board was investigated by employing the standard drop test and 4-point bending test. Tested solder joints were examined by optical microscopy to identify associated failure mode. Three-dimensional finite element analysis(FEM) with ANSYS Workbench v.11 was carried out to understand the mechanical behavior of solder joints under the influence of bending or drop impact. The results of numerical analysis are in good agreement with those obtained by experiments. Packages in the center of the PCB experienced higher stress than those in the perimeter of the PCB. The solder joints located in the outermost comer of the package suffered from higher stress than those located in center region. In both drop and bending impact tests, the lead-free solder showed better performances than the leaded solders. The numerical analysis results indicated that stress and strain behavior of solder joint were dependent on various effective parameters.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.20
no.3
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pp.53-57
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2013
Although the lowering of Ag content in Sn-3.0Ag-0.5Cu is known to improve the mechanical shock reliability of the solder joint, it is also known to be detrimental to the solderbility. In this study, the quaternary alloying effect of In and the minor alloying effects of Mn and Pd on the solderability, thermal cycling and mechanical shock reliabilities of the low Ag content Sn-1.2Ag-0.7Cu solder were investigated using board-level BGA packages. The solderability of Sn-1.2Ag-0.7Cu-0.4In was proved to be comparable to that of Sn-3.0Ag-0.5Cu but its thermal cycling reliability was inferior to that of Sn-3.0Ag-0.5Cu. While the 0.03 wt% Pd addition to the Sn-1.2Ag-0.7Cu-0.4In decreased the solderability and reliabilities of solder joint, the 0.1 wt% Mn addition was proved to be beneficial especially for the mechanical shock reliability compared to those of Sn-3.0Ag-0.5Cu and Sn-1.0Ag-0.5Cu compositions. It was considered to be due that the Mn addition decreased the Young's modulus of low Ag content Pb-free solders.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.19
no.1
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pp.81-87
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2012
This paper focuses on three-dimensional measurement system of micro balls on micro Ball-Grid-Array(BGA) packages in-line. Most of visual inspection system still suffers from sophisticate reflection characteristics of micro balls. For accurate shape measurement of them, a specially designed visual sensor system is proposed under the sensing principle of phase shifting moire interferometry. The system consists of a pattern projection system with four projection subsystems and an imaging system. In the projection system, four subsystems have spatially different projection directions to make target objects experience the pattern illuminations with different incident directions. For the phase shifting, each grating pattern of subsystem is regularly moved by PZT actuator. To remove specular noise and shadow area of BGA balls efficiently, a compact multiple-pattern projection and imaging system is implemented and tested. Especially, a sensor fusion algorithm to integrate four information sets, acquired from multiple projections, into one is proposed with the basis of Bayesian sensor fusion theory. To see how the proposed system works, a series of experiments is performed and the results are analyzed in detail.
In this study, the curing kinetics and thermal degradation of underfill were investigated using differential scanning calorimetry (DSC) and thermo gravimetry analysis (TGA). The mechanical and thermal properties of underfill were characterized using dynamic mechanical analysis (DMA) and thermo-mechanical analysis (TMA). Also, we presented on underfill dispensing process using Prostar tool. The non-isothermal DSC scans at various heating rates, the exothermic reaction peak became narrower with increasing the heating rate. The thermal degradation of underfill was composed of two processes, which involved chemical reactions between the degrading polymer and oxygen from the air atmosphere. The results of fluidity phenomena were simulated using Star CD program, the fluidity of the underfills with lower viscosity was faster.
Lee Jong-Beom;No Bo-In;Lee Yeong-Ho;Jeong Seung-Bu
Proceedings of the KWS Conference
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2006.05a
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pp.206-208
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2006
The reliability of BGA (ball grid array) package with OSP (organic surface preservative) surface finish under thermal cycle was investigated by using SEM (scanning electron microscopy), EDS(energy dispersive spectroscopy), image tool and ball shear test. The IMCs (intermetallic compounds) were increased with increasing number of thermal cycles. However, the shear strengths of solder ball were decreased with increasing number of thermal cycles. The order of solders which had the highest shear strength as follow: Sn-3.5wt%Ag-0.7wt%Cu, Sn-0.7wt%Cu, Sn-37wt%Pb.
Micro-structure and shear properties with reflow conditions, reflow temperature and time, for In-48Sn solder on BGA package were examined at the temperature between 140 and 170$^{\circ}C$ for 10 to 3600sec. With increasing reflow temperature and time, the thickness of intermetallic compound formed between solder and pad increased. Shear test indicated shear force increased in the range to a critical value of reflow time, and decreased over a critical reflow time. With increasing reflow temperature and time, the crater occurred on fracture surface because of a increase of crater by voids and IMC particles precipitated in solder.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.25
no.2
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pp.204-216
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1999
Failure physics and statistical lifetime analysis constitute the two extreme ends of the reliability engineering spectrum, and studies that relate failure mechanisms to failure distributions have been near non-existent. This paper is an attempt to stimulate interest to fill the gap between the two extremes and proposes an approach of combining them through i) developing a failure mechanism model, ii) generating failure times by Monte Carlo simulation with the model, iii) deriving the failure time distribution and evaluating the product reliability, and iv) improving the product reliability by the sensitivity analysis. An application of the proposed approach to the BGA(Ball Grid Array) surface mount package is also provided.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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