基于BGA的復(fù)雜PCB模組仿真分析.pdf

1、BGA封裝已經(jīng)成為高端IC封裝的主要形式。而焊點的熱-力失效問題一直是影響電子器件可靠性的主要原因。增加散熱器是大功率芯片散熱的有效途徑，但螺釘預(yù)緊力的增加使得焊球的受力情況更加復(fù)雜。本文基于Ansys有限元軟件，針對實際的多BGA芯片的復(fù)雜PCB板模組，建模和仿真分析PCB板的變形和焊球的疲勞壽命。并分析模型分別在不同因素的影響下，PCB板的變形和焊球壽命的變化規(guī)律。從而為提高產(chǎn)品的可靠性提供理論依據(jù)。主要工作如下：
　　1．針

2、對實際生產(chǎn)中含有47個BGA芯片的PCB板模組，通過一定的簡化，特別是對焊球陣列采用一種“回”字形的簡化方法，建立了全簡化模型，使得模型組件的仿真能夠完成。
　　2．先通過對全簡化模型的靜態(tài)仿真，得到危險芯片的位置，然后在動態(tài)溫度循環(huán)條件下，對危險芯片下無鉛SAC305焊球采用Anand粘塑性本構(gòu)方程，仿真分析得到PCB板的變形和危險焊球的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)規(guī)律。并根據(jù)Engelmaier方程計算得出危險焊球的疲勞壽命。
　　3．

3、分別分析模型在兩種不同焊球材料，五種不同螺釘孔位置，五種不同螺釘預(yù)緊力，五種不同鋁襯底厚度，兩種不同溫循條件下，PCB板的變形和焊球壽命的變化規(guī)律。得到結(jié)論：焊球材料對PCB板變形的影響很小，有鉛焊球的壽命是無鉛焊球壽命的4~9倍；螺釘孔距離芯片越近，PCB板的變形越小，焊球壽命越大；螺釘預(yù)緊力越大，PCB板的變形越大，焊球壽命越??；鋁襯底厚度越大，PCB板變形越小，焊球壽命越小；溫循范圍為0~100℃時，焊球壽命在3000 cycle