温度循环条件下微弹簧型CCGA焊柱的热疲劳寿命仿真研究

对比封装体不同的热疲劳寿命预测模型,选择适用于微弹簧型陶瓷柱栅阵列(CCGA)封装的寿命预测模型,并对焊点的热疲劳机制进行分析。利用Workbench对焊点进行在温度循环载荷作用下的热疲劳分析。对比不同热疲劳寿命预测模型的结果,表明基于应变能密度的预测模型更适用于微弹簧型CCGA。随后对等效应力、塑性应变、平均塑性应变能密度和温度随时间变化的曲线进行分析,结果表明,在温度保持阶段,焊柱通过发生塑性变形或积累能量来降低其内部热应力水平,减少热疲劳损伤累积;在温度转变阶段,焊柱的应力应变发生剧烈变化,容易产生疲劳损伤。     

球栅阵列封装中SnPb焊点的应力应变分析

基于SnPb焊料的统一粘塑性Anand本构模型,运用ANSYS有限元软件分析了球栅阵列封装中复合SnPb焊点在热循环过程中的应力、应变的分布,观察到SnPb焊料的蠕变行为和应力松弛现象,结果证明:外侧焊点经受的应力、应变范围比内侧焊点大;焊点的最高应力区域出现在Sn60Pb40焊料的最外缘处,最高应变区域出现在Pb90Sn10焊料与UBM层接触面的最上缘处.     

倒装陶瓷球栅阵列电子封装的热分析

建立了倒装陶瓷球栅阵列(flip chip ceramic ball grid array,FC-CBGA)封装的三维热模型。在5 W热负荷下,比较了裸芯片式、盖板式和盖板加装热沉三种情况下芯片的热性能,进而分析了有无热沉和不同空气流速下,盖板式封装的具体热流分配情况。结果表明:在自然对流下,与裸芯片式相比,采用盖板式能使芯片结点温度降低约16℃,盖板加装热沉能使芯片结温降低47℃。芯片产生的热量大部分向上流向盖板,且随着空气流速的增加比例增大;由芯片流向盖板的热量有相当大一部分经过侧面流向基板,且随着流速增大比例较小。     

陶瓷柱栅阵列封装电路器件级热学环境可靠性评估

陶瓷柱栅阵列(Ceramic Column Grid Array,CCGA)封装器件在宇航型号中已大量使用,在地面高温贮存及空间极冷极热等热应力载荷作用下,极易出现焊点开裂等失效问题,进而引发器件故障.针对外引出端为增强型焊柱的CCGA封装电路,开展器件级高温存储、温度循环及多次返工可靠性考核,评估外引出端为增强型焊柱...     

倒装陶瓷球栅阵列电子封装的热模型研究

针对倒装陶瓷球栅阵列(flip chip ceramic ball grid array,FC-CBGA)封装,采用有限元数值方法,建立三维有限元的详细热模型.在5W热负荷下,分析裸芯式、平板式和盖板式三种形式,不同芯片尺寸(5mm×5 mm、15 mm×15 mm和20 mm×20 mm)以及不同润滑剂材料对系统热阻...     

CCGA焊柱加固工艺技术研究

针对陶瓷柱栅阵列(CCGA)封装的焊接界面在热冲击试验中出现的断裂失效问题,探讨了如何通过加固CCGA焊接界面来提高器件可靠性的工艺技术.该工艺通过在焊接区域涂覆适量的环氧胶来对焊接界面进行加固保护,对于提高焊柱的抗热冲击能力具有明显的作用,并且能够有效地提高焊柱的可靠性.此外,为了进一步地提高CCGA器件的组装可靠性,对新型结构焊柱进行了相关的试验验证.     

柱栅阵列的无铅卡组装和返修

IBM已将铜柱栅阵列(CuCGA)互连用作为陶瓷柱栅阵列(CCGA)上锡铅焊料柱的无铅替代品(见图1)。像CCGA一样，CuCGA提供一种高可靠性封装解决方案，可以使用具有优良的电性能和热性能的陶瓷芯片载体。取消铅在微电子封装中的应用的行动增加了大尺寸、高I／O封装的制造复杂性。与新型封装互连结构的开发一致的可制造卡组装和返工工艺的开发对于技术的可接收性是至关重要的。设计的铜柱栅阵列(CuCGA)互连可满足可制造性、可靠性和电性能等多方面的要求。可制造性的结构优化重点是在制造处理过程中保证柱的牢固性和具有便捷的卡组装工艺。最终卡上的焊点对于互连的可靠性是至关重要的。互连的几何形状还影响到电性能【1】。评估这些有竞争性因素决定着最后的柱设计【2】。本文重点讨论了CuCGA卡组装和返工工艺的开发和可靠性评估。工艺开发的目的是将成功的SMT组装工艺用于CCGA，以便开发出标准的无铅SMT工艺。将CuCGA组装工艺成功地集成于锡银一铜(SnAgCu，或者SAC)卡组装工艺的开发中，这对于贴装、再流和返修领域都将是一个挑战。本文将讨论通过可靠性评估说明这些工艺的优化和成功结果的实例。     

CBGA器件焊点温度循环失效分析

陶瓷球栅封装阵列(CBGA)器件的陶瓷器件与印制电路板之间热膨胀系数的差异是导致焊点失效的主要因素,其可靠性一直是CBGA封装器件设计时需重点考虑的问题[1].对CBGA植球器件的板级表贴焊点在-55～105 ℃温度循环载荷条件下的失效机理进行了研究,结果表明,CBGA板级表贴器件的焊点的主要失效部位在陶瓷一侧焊料与焊球界面和焊点与焊盘界面两处,边角焊点优先开裂,是失效分析的关键点;随着循环周期的增加,内侧链路依次发生断路失效.     

增强型CCGA焊柱的热疲劳寿命研究

随着陶瓷柱栅阵列（CCGA）封装的广泛应用,其焊柱在温度循环条件下的热疲劳寿命预测也越来越重要。首先,建立了简化后的CCGA封装结构模型;其次,基于描述焊料变形行为的Anand本构方程,借助有限元进行热疲劳仿真;最后,使用基于Coffin-Manson方程的热疲劳寿命预测模型,比较了镀铜型焊柱和铜带缠绕型焊柱的热疲劳寿命,结果表明后者的热疲劳寿命是前者的1.6倍,由此可以在疲劳寿命的评估中,确定可靠性最优的焊柱类型。     

CCGA器件的可靠性返修

介绍了CCGA器件返修过程中需要注意问题及其原因,有助于规范CCGA器件的返修过程,减少对单板和器件的损伤,从而提高产品的长期可靠性.     

基于统计的高密度CCGA封装热循环寿命预测方程

利用ANSYS有限元软件建立了CCGA-1144全阵列三维1/8模型,分析了焊柱在热循环条件下的应力应变情况,提出疲劳寿命预测模型.并对CCGA结构进行可靠性正交试验设计,利用有限元方法预测了正交试验各方案的疲劳寿命,并利用统计学方法分析了不同结构参数变化对疲劳寿命的影响,建立了寿命预测回归方程.     

CCGA焊柱受力状态下热疲劳寿命的研究

分析了CCGA器件在星载设备中的受力状态。采用非线性有限元分析方法和统一型粘塑性Anand本构方程,以CCGA组件焊柱为对象,建立了焊柱热应变损伤的三维有限元模型,并基于修正的Coffin-Manson方程,分析了力载荷对焊柱热疲劳寿命的影响。研究结果表明,力载荷在热循环条件下虽然对焊柱的应力影响不大,但对焊柱的塑性应变累积有明显的加剧作用,从而使焊柱的热疲劳寿命有显著降低,减少力载荷有利于提高焊柱的热疲劳寿命。     

Microstructural Analysis of Reballed Tin-Lead,Lead-Free,and Mixed Ball Grid Array Assemblies Under Temperature Cycling Test

In this study, ball grid array (BGA) packages with Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) solder balls were reballed with Sn-37Pb solder balls. Three different reballing methods were used. The non-reballed lead-free BGAs were assembled with SAC305 and Sn-37Pb solder pastes to form the lead-free and mixed assemblies. The reballed Sn-Pb BGAs were assembled with Sn-37Pb solder paste to form the reballed Sn-Pb assemblies. All assemblies were subjected to a temperature cycling test with a temperature range of −55°C to 125°C. For the same component type, the reballed BGA assemblies showed similar temperature cycling reliability regardless of the reballing methods. However, the temperature cycling reliability of the reballed assemblies was worse than that of the mixed and the lead-free assemblies. The mean cycles-to-failure of the mixed assemblies was larger than or equal to that of the lead-free assemblies. Failure analysis revealed that the failure site in reballed Sn-Pb assemblies was located in the bulk solder at the component side regardless of the component type and the reballing method, indicating that the reballing method did not influence the crack propagation in reballed assemblies. The mixed assemblies had the same failure site as the lead-free assemblies, i.e., in the bulk solder at the component side. The microstructure differences between the tin-lead, lead-free, and mixed assemblies are also discussed in detail.     

陶瓷阵列封装的两种形式及其接头可靠性

介绍了CBGA及CCGA的基本结构,对它们的优缺点进行了对比,分析了在热循环过程中,CBGA、CCGA封装结构产生的热应变及接头的热疲劳寿命,对目前接头热疲劳失效机理的分析进行了对比,总结了影响接头热疲劳寿命的几种因素。     

细间距陶瓷封装柱状阵列件组装工艺

CGA(陶瓷栅格阵列)封装件由于具有良好的散热性、高可靠性等优势,在军事、航天领域的应用正不断增多.从CGA件的封装结构、设计尺寸到装焊工艺进行了介绍和分析,对装配过程中的难点、关键点作出了说明和探讨.     

不同类型的光伏方阵特性分析

随着使用时间的延长,光伏电池的退化不同,不同的电池参数会引起电路失配,使光伏方阵的输出功率减少。不同光伏方阵的失配损失受电池老化的影响程度不同,对于不同光伏方阵其可靠性也不相同。通过对SP,BL,TCT三种光伏方阵的仿真分析表明,相同条件下TCT结构的光伏方阵失配损失最小,可靠性也优于其他两种类型的光伏方阵。     

塑料球栅阵列封装的热应力模拟

电子封装使用多种性能各异的材料,这些材料的热膨胀系数各不相同.把其组合成一个整体后,当温度变化时,在不同的材料界面会产生压缩或拉伸应力.建立了完全焊点阵列形式的模型,采用局部温度加载方式,对塑料球栅阵列封装的热应力进行了数值模拟.