PBGA封装热可靠性分析

对PBGA封装体建立了有限元数值模拟分析模型。模型采用无铅焊点,完全焊点阵列形式。研究了封装体在经历IPC9701标准下的五种不同温度循环加载后,受到的热应力、应变,以及可能的失效形式。结果表明,焊点是封装体结构失效的关键环节,焊点所受应力大小与焊点位置有关。比较了不同温度循环下封装体的疲劳寿命。其结果为提高封装体的可靠性和优化设计提供了理论依据。     

QFP焊点可靠性研究

随着人们对健康和环境的要求越来越高,无铅焊料的研究倍受封装业的重视。塑性应变是影响电子封装焊点可靠性的主要因素,文章采用在多次温度循环条件下进行有限元数值模拟的方法,针对由不同元素(Sn,Pb,Ag,Cu)及配比构成的焊料,计算QFP焊点的塑性应变,定量评估其可靠性。给出焊料各参数对焊点可靠性的影响程度,仿真表明焊料激活能与气体常数的比值的变化对焊点可靠性影响最大,相应的焊点Y向塑性应变均值仅为优化前的11%。所得的结果可为今后QFP封装时的焊料选择提供新的理论依据。     

微连接焊点可靠性的研究现状

从焊点的形态预测、焊点应力应变过程的数值模拟以及其热疲劳寿命预测等三个方面对近年来国内外在微连接焊点可靠性方面的研究进行了综述,指出探索多因素作用下焊点三维形态的通用性预测模型、研究更为精确的物理模拟方法及在此基础上的数值模拟和对新型无铅钎料的可靠性进行研究将是未来的发展方向。     

微电子封装无铅焊点的可靠性研究进展及评述

在电子电器产品的无铅化进程中,由于封装材料与封装工艺的改变,焊点的可靠性已成为日益突出的问题。着重从无铅焊点可靠性的影响因素、典型的可靠性问题及无铅焊点可靠性的评价3个方面阐述了近年来该领域的研究状况,进而指出无铅化与可靠性研究需注意的问题和方向。     

CSP封装Sn-3.5Ag焊点的热疲劳寿命预测

对芯片尺寸封装(CSP)中Sn-3.5Ag无铅焊点在热循环加速载荷下的热疲劳寿命进行了预测.首先利用ANSYS软件建立CSP封装的三维有限元对称模型,运用Anand本构模型描述Sn-3.5Ag无铅焊点的粘塑性材料特性;通过有限元模拟的方法分析了封装结构在热循环载荷下的变形及焊点的应力应变行为,并结合Darveaux疲劳寿命模型预测了无铅焊点的热疲劳寿命.     

CSP封装Sn-3.5Ag焊点的热疲劳寿命预测

对芯片尺寸封装(CSP)中Sn-3.5Ag无铅焊点在热循环加速载荷下的热疲劳寿命进行了预测.首先利用ANSYS软件建立CSP封装的三维有限元对称模型,运用Anand本构模型描述Sn-3.5Ag无铅焊点的粘塑性材料特性;通过有限元模拟的方法分析了封装结构在热循环载荷下的变形及焊点的应力应变行为,并结合Darveaux疲劳寿命模型预测了无铅焊点的热疲劳寿命.     

无铅BGA封装可靠性的力学试验与分析

着重研究了机械冲击和应力对无铅BGA封装焊点可靠性的影响,介绍了BGA封装的可靠性力学试验(跌落、弯曲试验)及其分析方法.通过对力学试验中失效焊点的分析以及借助ANSYS模拟工具,找出引起失效的根本原因,为开发性能更好、高可靠性的无铅材料、改进无铅工艺提供依据.     

无铅电子封装材料及其焊点可靠性研究进展

随着2006年7月1日RoHS法令实施的最后期限的来临,无铅焊料的研究与应用又掀起了新一轮的热潮。由于封装材料与封装工艺的改变,给焊点可靠性带来了一系列相关问题。笔者就近年来国内外开发的无铅焊料、焊点的失效模式、焊点可靠性评价方法和焊点的主要缺陷进行了综述;对今后该领域的研究前景及方向进行了展望。     

板级结构参数对CSP器件焊点可靠性的影响

研究了几何因素和基板材料对无铅焊点可靠性的影响，建立了CSP封装元件的有限元模型。进行了温度循环测试，分析了焊点的应力应变情况。结果表明：基板厚度，焊点高度与焊盘直径的变化对焊点寿命有着不同的影响趋势。同时比较了FR4，Al2O3，PI材料基板与无铅焊点互连的情况，最终得出PI基板是最有利于封装器件使用的基板材料。但是由于其加工成本较高等方面的原因一般只用于高可靠性要求的军事产品领域。     

孔洞对BGA封装焊点热疲劳可靠性影响的概率分析

采用有限元分析、蒙特卡罗模拟和概率分析相结合的方法,研究了BGA(Ball Grid Array)封装焊点内部孔洞对焊点的热疲劳可靠性的影响规律。先用X-Ray检测仪对BGA封装进行无损检测,获得焊点内部孔洞尺寸及其分布规律,然后通过有限元软件建立BGA封装模型进行计算分析,针对危险焊点进行参数化建模,建立了含孔洞尺寸及位置呈随机分布的焊点有限元分析子模型。通过后处理获取塑性应变能密度作为响应值,构造随机孔洞参数与塑性应变能密度的代理模型,并运用蒙特卡罗随机模拟方法,研究了孔洞对焊点热疲劳可靠性的影响规律。结果表明,除了位于焊点顶部区域的小孔洞以外,大部分孔洞的出现都会提高焊点的热疲劳可靠性。     

倒装芯片焊点可靠性的有限元模拟法综述

随着集成电路封装技术的发展，倒装芯片技术得到广泛的应用。由于材料的热膨胀失配，使倒装焊点成为芯片封装中失效率最高的部位，而利用快捷又极具参考价值的有限元模拟法是研究焊点可靠性的重要手段之一。介绍了集成电路芯片焊点可靠性分析的有限元模拟法，概括了利用该方法对芯片焊点进行可靠性评价常见的材料性质和疲劳寿命预测模型。     

Experimental and numerical analysis of BGA lead-free solder joint reliability under board-level drop impact

Board-level solder joint reliability is very critical for handheld electronic products during drop impact. In this study, board-level drop test and finite element method (FEM) are adopted to investigate failure modes and failure mechanisms of lead-free solder joint under drop impact. In order to make all ball grid array (BGA) packages on the same test board subject to the uniform stress and strain level during drop impact, a test board in round shape is designed to conduct drop tests. During these drop tests, the round printed circuit board assembly (PCBA) is suffered from a specified half-sine acceleration pulse. The dynamic responses of the PCBA under drop impact loading are measured by strain gauges and accelerometers. Locations of the failed solder joints and failure modes are examined by the dye penetration test and cross section test. While in simulation, FEM in ABAQUS software is used to study transient dynamic responses. The peeling stress which is considered as the dominant factor affecting the solder joint reliability is used to identify location of the failed solder joints. Simulation results show very good correlation with experiment measurement in terms of acceleration response and strain histories in actual drop test. Solder joint failure mechanisms are analyzed based on observation of cross section of packages and dye and pry as well. Crack occurred at intermetallic composite (IMC) interface on the package side with some brittle features. The position of maximum peeling stress in finite element analysis (FEA) coincides with the crack position in the cross section of a failed package, which validated our FEA. The analysis approach combining experiment with simulation is helpful to understand and improve solder joint reliability.     

3D Modeling of electromigration combined with thermal–mechanical effect for IC device and package

This paper studies the numerical simulation method for electromigration in IC device and solder joint in a package under the combination of high current density, thermal load and mechanical load. The three dimensional electromigration finite element model for IC device/interconnects and solder joint reliability are developed and tested. Numerical experiment is carried out to obtain the electrical, thermal and stress fields with the migration failure under high current density loads. The direct coupled analysis and in-direct coupled analysis that include electrical, thermal and stress fields are investigated and discussed. The viscoplastic ANAND constitutive material model with both SnPb and SnAgCu lead-free solder materials is considered in the paper. An IC device is studied to show the modeling methodology and the comparison with previous test data. A global CSP package with PCB is modeled using relative coarse elements. In order to reduce the computational costs and to improve the calculation accuracy, a refined mesh sub-model is constructed. The sub-model technique is studied in a direct and indirect coupled multiple fields. The comparison of voids generation through numerical example in this paper and previous experimental result is given.     

基于正交法的FBGA焊点可靠性优化研究

在芯片紧密度、功耗都在增加的微电子封装领域,FBGA封装在同体积下有较大的存储容量。基于有限元和正交法,进行了FBGA焊点热循环载荷下的可靠性分析,并进行了更稳健的焊点结构参数优化设计。结果表明,焊点阵列对FBGA结构热可靠性有重要影响;优化方案组合为12×12焊点阵列,焊点径向尺寸为0.42 mm,焊点高度为0.38 mm,焊点间距为0.6 mm。经过优化验证,该优化方案的等效塑性应变范围较原始设计方案降低了89.92%,信噪比提高到17.72 dB,实现了焊点参数优化目标。     

应力—应变场数值模拟在微组装焊点中的应用

就应力－应变场有限元数值模拟在微电子组装焊点可靠性研究中的应用进行了综述。并展望了力学响应场数值模拟在电子组装可靠性设计中应用的发展趋势。     

CBGA组件热变形的2D-Plane42模型有限元分析

本文介绍有限元中的2D-Plane42模型在CBGA组件热变形中的应用，利用有限元的模拟CBGA组件的应变、应力的分布，通过模拟表明有限元法是研究微电子封装中BGA焊点、CBGA组件的可靠性的方法。