银含量对随机振动条件下无铅焊点可靠性的影响

为了探究银含量对无铅焊点在随机振动条件下的可靠性的影响,对Sn-3.0Ag-0.5Cu、Sn-1.0Ag-0.5Cu和Sn-0.3Ag-0.7Cu三种不同Ag含量材料的焊点做窄带范围内的随机振动疲劳实验,并对失效焊点进行分析。结果表明:三种材料焊点的失效位置基本都在靠近PCB侧,最外围焊点最容易失效,失效模式均为脆性断裂,并且随着Ag含量的降低,金属间化合物的厚度逐渐减小,焊点的疲劳寿命逐渐延长。     

倒装焊SnPb焊点热循环失效和底充胶的影响

采用实验方法 ,确定了倒装焊 Sn Pb焊点的热循环寿命 .采用粘塑性和粘弹性材料模式描述了 Sn Pb焊料和底充胶的力学行为 ,用有限元方法模拟了 Sn Pb焊点在热循环条件下的应力应变过程 .基于计算的塑性应变范围和实验的热循环寿命 ,确定了倒装焊 Sn Pb焊点热循环失效 Coffin- Manson经验方程的材料参数 .研究表明 ,有底充胶倒装焊 Sn Pb焊点的塑性应变范围比无底充胶时明显减小 ,热循环寿命可提高约 2 0倍 ,充胶后的焊点高度对可靠性的影响变得不明显     

PBGA封装焊点寿命影响因素的有限元分析

为明确PBGA焊点设计及环境温度参数对其可靠性影响,利用有限元软件ANSYS分析了温度循环、焊点材料、焊点高度与直径、PCB板的厚度、刚度、热膨胀系数(CTE)对焊点寿命的影响.焊点采用了Anand本构关系描述,寿命预测采用Darveaux模型.研究结果表明,温度循环的范围变大焊点寿命变短,保温时间缩短能增加焊点寿命;经过优化的焊球,寿命会增加;PCB板越厚,焊点寿命越短;PCB板的杨氏模量越大,焊点寿命越长.     

LGA焊点形态对焊点寿命影响的有限元分析

通过Surface Evolver软件对LGA焊点进行了三维形态预测,利用有限元数值模拟对LGA焊点在热循环条件下寿命进行了分析。研究了热循环条件下LGA焊点的应力应变分布规律,随着焊点远离元件的中心位置焊点所受到的等效应力、等效应变和塑性应变能密度逐渐增大,从而得出处于外面拐角的焊点最先发生失效的结论。基于塑性应变范围和Coffin-Manson公式计算了焊点热疲劳寿命;找出了LGA焊点形态对焊点寿命的影响规律,模板厚度一定时PCB焊盘尺寸小于上焊盘时LGA焊点的热疲劳寿命与PCB焊盘尺寸成正比,大于上焊盘时成反比,大约相等时焊点寿命最大。当PCB焊盘和模板开孔尺寸固定时,通过增大模板厚度来增加焊料体积在一定程度上可提高LGA焊点的热疲劳寿命,但是模板厚度增大到一定值时LGA焊点寿命会逐渐降低。     

动态拉伸载荷下SMT焊点可靠性研究

对Sn37Pb和Sn3.0Ag0.5Cu(SAC305)钎料贴装的SMT组件进行了动态拉伸载荷下的机械疲劳试验研究,结果表明,Sn37Pb焊点的疲劳寿命要高于SnAgCu305.在峰值应力为40MPa时寿命差距达到最大,前者是后者2倍～3倍.同时,还分别得出了两种焊点在50%和10%破坏率下的S-N寿命曲线.通过对两种焊点试样横截面的显微观察,发现两种焊点均主要沿着三处位置开裂,然后随着疲劳周次的增加直至裂纹贯穿整个焊点.     

Sn0.7Cu无铅焊点的电迁移失效模拟及优化分析

基于ANSYS有限元软件,综合考虑电子风力、温度梯度、应力梯度和原子密度梯度四种电迁移驱动机制,采用原子密度积分法(ADI)对倒装芯片球栅阵列封装(FCBGA)的Sn0.7Cu无铅焊点进行电迁移失效模拟。针对焊点直径、焊点高度、焊点下金属层(UBM)厚度三个关键参数进行电迁移失效的正交试验优化,探究焊点尺寸对电迁移失效的影响。研究表明:焊点直径和高度的增加会缩短焊点的电迁移失效寿命(TTF),而UBM层厚度对焊点失效寿命的影响相对较小;焊点局部拉应力对焊点的失效寿命影响较大,通常会加剧焊点的空洞失效。     

凸点材料的选择对器件疲劳特性的影响

为了研究凸点材料对器件疲劳特性的影响,采用非线性有限元分析方法、统一型黏塑性本构方程和Coffin-Manson修正方程,对Sn3.0Ag0.5Cu,Sn63Pb37和Pb90Sn10三种凸点材料倒装焊器件的热疲劳特性进行了系统研究,对三种凸点的疲劳寿命进行了预测,并对Sn3.0Ag0.5Cu和Pb90Sn10两种凸点材料倒装焊器件进行了温度循环试验.结果表明,仿真结果与试验结果基本吻合.在热循环过程中,凸点阵列中距离器件中心最远的焊点,应力和应变变化最剧烈,需重点关注这些危险焊点的可靠性;含铅凸点的热疲劳特性较无铅凸点更好,更适合应用于高可靠的场合;而且随着铅含量的增加,凸点的热疲劳特性越好,疲劳寿命越长.     

随机振动下板级组件焊点可靠性研究进展

针对板级组件焊点在随机振动下的可靠性问题,对与之相关的实验研究成果和仿真结果进行了综述。首先介绍了球栅阵列(BGA)封装芯片焊点失效的位置,BGA焊点的材料以及BGA参数和印制电路板(PCB)参数对焊点可靠性的分析,并介绍了疲劳寿命预测方法和子模型法、特殊结构的随机振动分析。最后,提出了随机振动情况下的BGA结构的优化方法。     

温度与振动耦合条件下的电路板级焊点失效模式与疲劳寿命分析

基于正交试验法研究不同温度与振动耦合条件下的板级焊点失效行为与模式,采用L₉（34）混合水平正交表设计了不同温度（T）、加速度功率谱密度（PSD）与频率（V）条件下的加速寿命试验,结果表明三者对焊点可靠性影响程度为T>PSD>V,且温度是影响焊点失效模式的主要因素,随温度的升高,焊点裂纹逐渐从近封装侧的界面金属化合物（IMC）层向钎体内部扩展,焊点失效模式从脆性断裂向韧性断裂演化.基于焊点失效数据分析,发现焊点疲劳寿命对数值与PCB板背侧最大应变范围存在关联关系,并采用多项式拟合的方法建立了焊点疲劳寿命模型,拟合结果显示,该模型能较好的评估温度与振动耦合条件下的焊点寿命,预测精度较高.     

PCB焊点可靠性问题的理论和实验研究进展

针对SMT－PCB焊点的可靠性问题,对该领域相关的理论和实验研究结果进行了综述,介绍了焊点可靠性的机械测试和热循环测试方法、焊点组织对焊点寿命的影响以及焊点疲劳失效的判别准则等。