BGA封裝結(jié)構(gòu)的熱失效分析.pdf

1、隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子封裝業(yè)得到了迅猛發(fā)展。近幾年，電子封裝業(yè)的重要性越來(lái)越突出，電子封裝已從早期為芯片提供機(jī)械支撐、保護(hù)和電熱連接的功能，逐漸融入到芯片制造技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)之中。因此，研究電子封裝結(jié)構(gòu)的熱失效問(wèn)題顯得尤為重要。本文從BGA封裝結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)電子封裝結(jié)構(gòu)的熱失效問(wèn)題利用Abaqus進(jìn)行了有限元模擬，并且對(duì)熱循環(huán)、熱沖擊等情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)M，對(duì)電子封裝熱失效問(wèn)題進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　在二維模型中，建立了部分和完全兩種焊

2、點(diǎn)陣列形式，采用局部溫度加載方式針對(duì)模型中焊球?qū)雨P(guān)鍵位置的焊球進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，焊點(diǎn)的熱應(yīng)力，熱應(yīng)變的分析結(jié)果表明，距離芯片周界最新的焊球最先失效，隨后芯片中心的焊球隨即失效，與有關(guān)文獻(xiàn)中結(jié)論相一致。
　　隨后，三維模型建立時(shí)考慮基于芯片散熱功率的熱循環(huán)加載，熱循環(huán)等不同的加載方式進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。對(duì)加入熱載荷和冷卻時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行了模擬及分析，根據(jù)模擬結(jié)果可以得出與二維模型中一致的結(jié)果，隨即對(duì)于加入熱載荷時(shí)不同時(shí)間點(diǎn)下焊球的

3、蠕變和應(yīng)變進(jìn)行了模擬及分析，同時(shí)對(duì)比了焊球上的蠕變耗散能量隨著熱循環(huán)的累積過(guò)程和典型蠕變圖，發(fā)現(xiàn)模擬作出的蠕變累積過(guò)程圖符合典型蠕變圖，隨后基于應(yīng)變能密度估測(cè)了關(guān)鍵焊球的熱疲勞壽命。根據(jù)Coffin-Manson模型方程，最終得到熱疲勞失效循環(huán)周期。
　　之后進(jìn)行了BGA封裝熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)，將BGA封裝芯片放入HL4500U高低溫試驗(yàn)箱，控制溫度在一定的范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)一定周期的循環(huán)試驗(yàn)后，觀察試件，最終得到實(shí)際的熱疲勞失效循環(huán)周期，與前