熱—振動(dòng)復(fù)合加載下基于ILDSA芯片焊點(diǎn)的壽命研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,電子工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展,電子產(chǎn)品已經(jīng)滲透到諸如消費(fèi)類電子、汽車電子、武器裝備和航空電子等眾多的應(yīng)用領(lǐng)域。但是,電子器件在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用的過(guò)程中,不可避免地要受到振動(dòng)、沖擊、溫度循環(huán)和復(fù)合加載等影響。因此,電子產(chǎn)品的可靠性研究顯得非常地迫切和必要。本文采用有限元模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)復(fù)合加載下芯片組件的可靠性進(jìn)行了深入的研究。
　　 采用有限元和線性擬合的方法,研究了焊點(diǎn)變形與

2、印刷電路板變形之間的映射關(guān)系,基于這種映射關(guān)系可以近似地描述焊點(diǎn)的變形情況。提出了一種改進(jìn)的線性損傷疊加法(Improved Linear Damage Superposition Approach,ILDSA),并在熱-振動(dòng)復(fù)合加載下,對(duì)高密度封裝芯片組件的焊點(diǎn)壽命進(jìn)行研究。結(jié)果表明:焊點(diǎn)壽命在同一溫度下可根據(jù)振動(dòng)幅值的大小分為三個(gè)區(qū)域:在區(qū)域I內(nèi)(低振幅振動(dòng)區(qū))焊點(diǎn)壽命受蠕變損傷的影響較大:在區(qū)域Ⅱ內(nèi)(振動(dòng)溫度耦合區(qū))溫度和振動(dòng)加載

3、的相互影響現(xiàn)象最為明顯;在區(qū)域Ⅲ內(nèi)(高振幅振動(dòng)區(qū))焊點(diǎn)受疲勞損傷的影響較大。該方法很好地解釋了有關(guān)文獻(xiàn)中出現(xiàn)的在低振幅振動(dòng)和溫度復(fù)合加載下計(jì)算和實(shí)驗(yàn)不吻合的現(xiàn)象。
　　 為了研究不同高密度封裝器件在熱.振動(dòng)復(fù)合加載下的特性,采用對(duì)稱分布的形式,設(shè)計(jì)制作了含無(wú)鉛CSP芯片(ChipScale Package)和含鉛BGA芯片(Ball Grid Array)的樣品,進(jìn)行了溫度循環(huán)和振動(dòng)復(fù)合加載下的疲勞壽命實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)于理論計(jì)

4、算結(jié)果的誤差為17.27%,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了本文中提出的壽命計(jì)算方法具有一定的正確性和理論參考價(jià)值,同時(shí)也間接的證明了所構(gòu)建的焊點(diǎn)變形與印刷電路板變形之間的映射關(guān)系的正確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論結(jié)果具有一定的誤差,其主要原因是:理論計(jì)算忽略了加載的頻率和波形的因素對(duì)疲勞壽命的影響;理論計(jì)算在計(jì)算高溫非比例多軸加載時(shí)忽略了加載順序和附加硬化的影響;Miner線性損傷疊加法計(jì)算結(jié)果受到較高應(yīng)變量的影響。
　　 對(duì)如何表征溫度循環(huán)加載和振動(dòng)加