热循环加载条件下焊点形态参数对板级光互连模块对准偏移影响分析

建立光互连模块有限元分析模型并进行热循环加载有限元分析,获取了垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)与耦合元件间的位置偏移;采用正交实验设计法设计了不同焊点结构参数组合并建立有限元模型,计算相应焊点形态参数组合下的位置偏移数据并进行方差分析.结果表明:在一个热循环周期内低温保温结束时刻位置偏移最大;外端光通道的位置偏移比中间光通道的偏移值大;在置信度为95%时VCSEL焊点高度对对准偏移具有显著影响,因素显著性排序由大到小依次为:VCSEL焊点高度、陶瓷基板焊点高度、VCSEL焊点体积和陶瓷基板焊点体积;单因子变量分析表明,位置偏移随VCSEL焊点高度增加而增大.     

晶圆级芯片尺寸封装柔性焊点热循环可靠性

建立了晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)柔性无铅焊点三维有限元分析模型,基于该模型对柔性无铅焊点热循环等效应力应变进行了分析,并预测了焊点可靠性寿命。选取第一柔性层厚度、第二柔性层厚度、上焊盘直径和下焊盘直径作为关键因素,采用L16(45)正交设计了16种不同水平组合的柔性无铅焊点,获取了这些焊点的热循环等效应力数据,对等效应力数据进行了极差分析和方差分析。结果表明:在热循环加载条件下,采用柔性层结构方式能有效降低焊点内的等效应力应变;在置信度为90%的情况下,下焊盘直径和第一柔性层厚度对柔性焊点等效应力有显著影响。各因素对焊点等效应力的影响排序为下焊盘直径影响最大,其次是第一柔性层厚度,再次是第二柔性层厚度,最后是上焊盘直径。     

热循环加载条件下PBGA叠层无铅焊点可靠性分析

建立了塑料球栅阵列(plastic ball grid array,PBGA)器件叠层焊点应力应变有限元分析模型,基于该模型对叠层无铅焊点在热循环载荷条件下的应力应变分布进行了分析,计算其热疲劳寿命,分析焊点材料、焊点高度和焊点最大径向尺寸对叠层焊点热疲劳寿命的影响.结果表明,与单层焊点相比,焊点叠加方式能有效提高焊点热疲劳寿命;采用有铅焊料Sn62Pb36Ag2和Sn63Pb37的叠层焊点比采用无铅焊料Sn-3.5Ag和SAC305的叠层焊点热疲劳寿命高;叠层焊点的高度由0.50 mm增加到0.80 mm时,焊点的热疲劳寿命随其高度的增加而增加;叠层焊点的最大径向尺寸由0.30 mm增加到0.45 mm时,焊点的热疲劳寿命随焊点的最大径向尺寸增加而减小.     

温度载荷下光互连模块对准偏移分析

建立了板级光互连模块有限元分析模型,对其进行温度载荷下的有限元分析,分别获取了垂直腔面发射激光器（VCSEL,vertical cavity surface emitting laser）与耦合元件、耦合元件与光波导两个关键位置处在不同温度时刻的轴向、水平和垂直方向的对准偏移。结果表明：光互连模块关键位置的部件在温度载荷下会产生轴向、水平和垂直方向的对准偏移;在一个温度载荷周期内位置偏移值随着温度变化而变化,其中在低温保温阶段对准偏移值最大,在高温保温阶段对准偏移最小;在低温阶段关键位置处的轴向位置偏移最大,并且12路光通道中水平位置偏移呈现两端偏移大,中间偏移小的趋势。