PBGA疊層焊點(diǎn)可靠性技術(shù)研究.pdf

1、焊點(diǎn)可靠性直接影響產(chǎn)品的可靠性,因此對(duì)焊點(diǎn)可靠性進(jìn)行研究有著非常重要的意義。本文應(yīng)用有限元仿真方法,從疊層焊點(diǎn)熱疲勞可靠性、振動(dòng)疲勞可靠性、熱―結(jié)構(gòu)耦合及熱振動(dòng)特性方面對(duì)采用疊層焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)的PBGA封裝進(jìn)行了可靠性研究。
　　首先,運(yùn)用有限元軟件ANSYS建立采用疊層焊點(diǎn)的PBGA封裝組件有限元分析模型,分析疊層焊點(diǎn)在熱循環(huán)加載條件下的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)及預(yù)測(cè)其疲勞壽命。研究結(jié)果表明:焊點(diǎn)堆疊設(shè)計(jì)確實(shí)能提高焊點(diǎn)熱疲勞壽命,在其他條件固定的

2、情況下,疊層焊點(diǎn)熱疲勞壽命隨焊點(diǎn)高度增加而增加,隨焊點(diǎn)直徑增加而減小,采用有鉛焊料的疊層焊點(diǎn)熱疲勞可靠性優(yōu)于采用無(wú)鉛焊料的疊層焊點(diǎn),正交實(shí)驗(yàn)所考察的疊層焊點(diǎn)直徑(A)、疊層焊點(diǎn)高度(B)、銅箔厚度(C)和PCB厚度(D)四個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)中,疊層焊點(diǎn)高度(B)對(duì)疊層焊點(diǎn)熱疲勞可靠性影響是顯著性的。
　　然后,對(duì)疊層焊點(diǎn)在隨機(jī)振動(dòng)加載條件下的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)進(jìn)行分析,引入模糊理論修正焊料的S―N曲線,結(jié)合三帶技術(shù)計(jì)算疊層焊點(diǎn)振動(dòng)疲勞壽命。研究

3、結(jié)果表明:在其他條件固定的情況下,單層焊點(diǎn)振動(dòng)可靠性優(yōu)于疊層焊點(diǎn),疊層焊點(diǎn)振動(dòng)可靠性隨焊點(diǎn)高度和直徑的增加而降低,采用有鉛焊料的疊層焊點(diǎn)振動(dòng)可靠性優(yōu)于采用無(wú)鉛焊料的疊層焊點(diǎn),正交實(shí)驗(yàn)所考察的疊層焊點(diǎn)直徑(A)、疊層焊點(diǎn)高度(B)、銅箔厚度(C)和PCB厚度(D)四個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)中,PCB厚度(D)對(duì)疊層焊點(diǎn)振動(dòng)可靠性的影響是高度顯著的,其次是疊層焊點(diǎn)高度(B)和直徑(A),通過(guò)對(duì)疊層焊點(diǎn)振動(dòng)疲勞壽命計(jì)算,證明模糊理論的引入能更準(zhǔn)確估算疊層焊

4、點(diǎn)振動(dòng)疲勞壽命。
　　最后,對(duì)PBGA組件進(jìn)行熱―結(jié)構(gòu)耦合分析和熱振動(dòng)特性分析,并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件MINITAB進(jìn)行疊層焊點(diǎn)熱疲勞壽命、振動(dòng)疲勞壽命和熱循環(huán)與隨機(jī)振動(dòng)復(fù)合加載條件下疲勞壽命隨結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的多項(xiàng)式回歸分析。研究結(jié)果表明:高溫條件更易使疊層焊點(diǎn)疲勞破壞,溫度升高降低了PBGA結(jié)構(gòu)的固有頻率,多項(xiàng)式回歸分析所得到的回歸方程能較為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)疊層焊點(diǎn)的熱疲勞壽命與振動(dòng)疲勞壽命。
　　本文研究成果將為疊層焊點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用提供應(yīng)