Le matériau d'une bille de soudure CCGA est une structure composite à trois-couches : une couche interne de cuivre de haute-pureté, une couche intermédiaire éventuellement plaquée de nickel et une couche externe de placage de soudure à base d'étain-(comme le SAC305 ou l'étain pur).
La boule de soudure à noyau de cuivre (CCSB) est un matériau d'interconnexion haute-performance conçu spécifiquement pour l'emballage 3D avancé. Sa composition matérielle détermine directement ses excellentes performances dans des scénarios de haute-densité et haute-fiabilité.
Couche interne : cuivre de haute-pureté (noyau de cuivre) Fabriqué à partir de cuivre électrolytique, généralement d'une pureté supérieure à 99,9 % et d'un diamètre compris entre 0,03 et 0,5 mm.
Le cuivre a un point de fusion pouvant atteindre 1 083 degrés, dépassant de loin la température de soudage par refusion (environ 250 degrés), restant ainsi solide pendant plusieurs cycles thermiques, jouant un rôle crucial dans le soutien de l'espace du boîtier et dans la prévention de l'effondrement.
Couche intermédiaire : placage de nickel (facultatif) d'une épaisseur d'environ 2 à 3 μm, déposé sur la surface de la bille de cuivre par galvanoplastie. Sa fonction principale est de supprimer la diffusion intermétallique entre le cuivre et la soudure externe à base d'étain -, empêchant la formation d'IMC fragiles (tels que Cu₆Sn₅) et améliorant la fiabilité à long terme - du joint de soudure. L'ajout ou non de cette couche dépend du matériau du substrat et des exigences du processus.
Couche externe : revêtement de soudure
Généralement composé de SAC305 (Sn-3.0Ag-0.5Cu), d'étain pur (Sn) ou d'alliage SC, d'une épaisseur comprise entre 3 et 30 μm.
Lors du brasage par refusion, il fond et forme une liaison métallurgique avec les plots du PCB, réalisant des connexions électriques et mécaniques, tandis que le noyau interne en cuivre reste inchangé, obtenant ainsi un mécanisme de soudure stable de « fusion externe et solidification interne ».
