PBGA疊層焊點可靠性技術研究.pdf

1、焊點可靠性直接影響產(chǎn)品的可靠性,因此對焊點可靠性進行研究有著非常重要的意義。本文應用有限元仿真方法,從疊層焊點熱疲勞可靠性、振動疲勞可靠性、熱―結構耦合及熱振動特性方面對采用疊層焊點結構的PBGA封裝進行了可靠性研究。
　　首先,運用有限元軟件ANSYS建立采用疊層焊點的PBGA封裝組件有限元分析模型,分析疊層焊點在熱循環(huán)加載條件下的應力應變響應及預測其疲勞壽命。研究結果表明:焊點堆疊設計確實能提高焊點熱疲勞壽命,在其他條件固定的

2、情況下,疊層焊點熱疲勞壽命隨焊點高度增加而增加,隨焊點直徑增加而減小,采用有鉛焊料的疊層焊點熱疲勞可靠性優(yōu)于采用無鉛焊料的疊層焊點,正交實驗所考察的疊層焊點直徑(A)、疊層焊點高度(B)、銅箔厚度(C)和PCB厚度(D)四個結構參數(shù)中,疊層焊點高度(B)對疊層焊點熱疲勞可靠性影響是顯著性的。
　　然后,對疊層焊點在隨機振動加載條件下的應力應變響應進行分析,引入模糊理論修正焊料的S―N曲線,結合三帶技術計算疊層焊點振動疲勞壽命。研究

3、結果表明:在其他條件固定的情況下,單層焊點振動可靠性優(yōu)于疊層焊點,疊層焊點振動可靠性隨焊點高度和直徑的增加而降低,采用有鉛焊料的疊層焊點振動可靠性優(yōu)于采用無鉛焊料的疊層焊點,正交實驗所考察的疊層焊點直徑(A)、疊層焊點高度(B)、銅箔厚度(C)和PCB厚度(D)四個結構參數(shù)中,PCB厚度(D)對疊層焊點振動可靠性的影響是高度顯著的,其次是疊層焊點高度(B)和直徑(A),通過對疊層焊點振動疲勞壽命計算,證明模糊理論的引入能更準確估算疊層焊

4、點振動疲勞壽命。
　　最后,對PBGA組件進行熱―結構耦合分析和熱振動特性分析,并運用統(tǒng)計學軟件MINITAB進行疊層焊點熱疲勞壽命、振動疲勞壽命和熱循環(huán)與隨機振動復合加載條件下疲勞壽命隨結構參數(shù)變化的多項式回歸分析。研究結果表明:高溫條件更易使疊層焊點疲勞破壞,溫度升高降低了PBGA結構的固有頻率,多項式回歸分析所得到的回歸方程能較為準確預測疊層焊點的熱疲勞壽命與振動疲勞壽命。
　　本文研究成果將為疊層焊點的實際應用提供應