基于AutoCAD的SMT焊点三维形态数据处理技术

针对SMT焊点形态预测模型和焊点力学性能与可靠性分析模型不统一的现象，在利用VBA技术对AutoCAD进行二次开发和对Surface Evolver软件预测的焊点三维形态有限元数据进行分析的基础上，对Surface Evolver软件预测的焊点三维形态模型到ANSYS实体模型的转换方法进行了研究。编制了模型转换程序，并以218节点PBGA焊点三维形态预测模型为例，进行了应用实例转换，得到了较为满意的转换结果。模型的成功转换，实现了焊点形态预测模型和焊点力学性能与可靠性分析模型的统一，推进了SMT焊点形态预测的实用化进程。     

CCGA焊点热循环加载条件下应力应变有限元分析

SMT焊点在热循环加载条件下的应力应变过程分析是 SMT焊点可靠性研究的重要内容。SMT焊点的可靠性问题主要是焊点在热循环过程中 ,由于陶瓷芯片载体与基板材料之间的热膨胀失配而导致焊点的蠕变疲劳失效。以 CCGA焊点为例 ,利用 CCGA三维焊点形态预测表面节点输出结果 ,将焊点形态分析三维表面模型转换为焊点应力应变有限元分析三维实体模型 ,从而建立了 CCGA焊点可靠性分析模型 ,采用三维有限元方法分析了 CCGA焊点在热循环条件下的应力应变过程。在此基础上 ,对 CCGA焊点疲劳寿命进行了计算     

CCGA焊点热循环加载条件下应力应变有限元分析

SMT焊点在热循环加载条件下的应力应变过程分析是SMTO时点可靠性研究的重要内容。SMT焊点的可靠性问题主要是焊点在热循环过程中,由于陶瓷芯片载体与基板材料之间的热膨胀失配而导致焊点的蠕变疲劳失效,以CCGA焊点为例,利用CCGA三维焊点形态预测表面节点输出结果,将焊点形态分析三维表面模型转换为焊点应力应变有限元分析三维实体模型。从而建立了CCGA焊点可靠性分析模型,采用三维有限元方法分析了CCGA焊点在热循环条件下的应力应变过程,在此基础上对CCGA焊点疲劳寿命进行了计算。     

PBGA器件焊点成形建模－与三维形态预测

应用最小能量原理和有限元方法．建立塑料球栅阵列(PBGAPlasticBallGridArray)器件焊点三维形态预测模型．对PBGA焊点三维形态进行预测和分析．并将预测结果与试验结果以及国外学者用数学分析模型所得到的预测结果进行了对比验证，具有很好的一致性．     

PBGA器件焊点成形建模与三维形态预测

应用最小能量原理和有限元方法，建立塑料球栅阵开（ＰＢＧＡ：Ｐｌａｓｔｉｃ Ｂａｌｌ ＧｒｉｄＡｒｒａｙ）器件焊点三维形态预测模型，对ＰＢＧＡ焊点三维形态时间预测和分析，并将预测结果与试验结果以及国外学者用数学分析模型所得到的预测结果进行了对比验证，具有很好的一致性。     

陶瓷球栅阵列封装热致疲劳寿命分析

建立改进的整体与局部(global/local)相结合的有限元模型,并用模型对FF1152(1152-Ball Flip-Chip Fine-Pitch BGA)中的复合焊点用有限元软件MARC进行应力应变以及塑性功累积分析,确定了最危险焊点位置;同时根据以上分析结果,采用Darveaux等人提出的塑性能量累积方程,在循环温度0～100 ℃的加速失效条件下,预测危险焊点的热疲劳寿命,所得结果与国外相关文献数据相一致.首次利用Nastran软件的优化功能和手动拟合相结合的方法确定等效焊点的等效参数,与真实焊点的比较结果显示,等效的结果总体误差为3.01%,表明改进的三维有限元模型是非常准确而有效的分析模型,并可以用来方便地分析不同类型的SMT封装.     

PBGA焊点形态成形和可靠性CAD研究

焊点可靠性是ＳＭＴ产品的生命,焊点形态几形态参数与焊点可靠性直接相关。通过以ＰＢＧＡ焊点形态成形ＣＡＤ和焊点热疲劳寿命可靠性ＣＡＤ研究为例,包括成形建模、形态预测、模型转换、应力就变分析、热疲劳寿命计算以及热疲劳寿命与焊点形态之间的关系建立等步骤,提出ＳＭＴ焊点形态成形ＣＡＤ和可靠性ＣＡＤ一体化的优化设计思想,并对其实现方法进行了分析研究,给出了具体实现步骤和研究结果。     

基于正交设计的QFN焊点三维形态建模与预测

采用基于最小能量原理和有限元数值分析方法的Surface Evolver软件,建立了四方扁平无引脚器件(QFN)焊点三维形态预测模型;选取焊盘长度、焊盘宽度、焊料体积、间隙高度作为4个关键因素,采用水平正交表设计了9种不同的QFN焊点工艺参数水平组合,建立了这9种焊点的三维形态预测模型,得到了不同工艺参数水平组合下的QFN焊点形态;焊盘长度、焊盘宽度、焊料体积、间隙高度等工艺参数的改变对QFN焊点的三维形态均有影响.     

基于最小能量原理的LCCC焊点三维形态建模与预测

基于最小能量原理和焊点形态理论,建立了LCCC器件焊点三维形态预测模型.运用该模型对焊点钎料桥连过程进行了数值模拟.结果表明,钎料体积、间隙高度、焊盘尺寸对LCCC焊点三维形态有显著的影响.在间隙高度为0.03 mm、宽度为0.70 mm、焊盘长度为1.90 mm的条件下,避免焊点产生桥连的临界钎料体积为0.725 mm3.     

BGA焊点形态和布局对信号完整性的影响

为了研究BGA焊点形态和布局对反射和串扰的影响,基于三维全波电磁仿真软件HFSS,建立了BGA焊点的三维模型,研究BGA焊点的形态(高度、最大外径和焊点端口直径)以及布局对反射和串扰的影响。结果表明,随信号频率、焊点高度、焊点最大外径和焊点端口直径的增大,回波损耗增大;焊点的形态对相邻焊点串扰影响不明显;焊点串扰噪声受相邻焊点影响最大,对角线焊点次之。     

焊盘尺寸对SMT焊点可靠性的影响

随着电子产品不断的小型化、多功能化以及数字化发展 ,表面组装技术 SMT(Surface MountTechnology)作为一种最新的电子装联技术 ,已经渗透到各个技术领域 ,并且应用日趋普及、广泛。对于电子产品质量的控制和保证也越来越受到人们的重视。其中 ,焊点焊接质量的好坏直接影响着产品的质量优劣。因此分析影响焊接质量的各种因素和探讨如何增强焊点质量的可靠性也就一直得到较多的关注 ,而焊点形态工艺参数是影响焊点可靠性的重要因素之一     

CCGA焊点热疲劳寿命统计分析与评价优化

通过对 CCGA焊点形态参数与热疲劳寿命进行正交回归分析 ,得出了 CCGA焊点形态主要参数与热疲劳寿命之间的关系表达式。利用得到的焊点形态参数与热疲劳寿命的关系表达式 ,采用优化程序对基于焊点热可靠性的焊点形态进行了评价优化 ,得到了优化后的焊点形态参数。     

MIG/MAG焊射滴过渡的能量模型

为研究MIG/MAG焊的射滴过渡机制,引入Surface Evolver软件作为有限元分析手段,根据电动力学和其它相关学科的基础理论,通过对射滴过渡系统中电磁能和重力势能的数学变换和描述,建立了适合于该软件运行条件的射滴过渡能量模型. 在此基础上实现了熔滴平衡和临界失稳状态的有限元分析,其结果与工艺实验结果有较好的吻合．     

塑封球栅阵列焊点在温度循环下可靠性数值模拟

根据实际封装器件建立了三维有限元分析模型,模拟了PBGA焊点在温度循环载荷下的蠕变应变,比较了95.5Sn-3.8Ag-0.7Cu和63Sn-37Pb两种焊料形成的焊点在温度循环下的蠕变情况,预测了焊点在温度循环下的疲劳寿命,评价了两种焊点在温度循环条件下的可靠性.结果表明,两种焊点相比较,63Sn-37Pb焊点在循环中的蠕变现象更为显著,95.5Sn-3.8Ag- 0.7Cu焊点的疲劳寿命更长,可靠性更高.     

微焊点的几何尺寸效应

随着微电子产品向微型化、高性能方向发展,用于连接芯片与基板的微焊点尺寸也缩小到几十微米甚至几微米.在此细观尺度范围,传统焊点的力学、电学和金属学常数均呈现明显的尺寸效应.这必将对微焊点结构设计、可靠性分析及寿命评估产生重要影响.本文就有关细观尺度下,微焊点的几何尺寸、焊点形态对其微观力学性能、物理及金属学性能的影响进行综合评述.指出了目前研究微焊点可靠性过程中存在的问题,预测了基于几何尺寸效应研究微焊点的结构设计和寿命评估的未来研究趋势.     

向前兼容焊点的可靠性分析

在从有铅向无铅转换过程中,电子产品制造商不可避免会碰到同一组装过程中有铅和无铅同时存在的混合情况,这种情况下形成的混合焊点是很复杂的.因此,有必要对这种混合焊点进行可靠性分析.根据混合焊点的主要失效形式,对混合焊点的失效机理从组装工艺、热疲劳、时效、机械冲击和震动等四个方面进行分析;然后从设计、材料、工艺和环境等四个方面介绍了影响这类焊点可靠性的因素.分析结果显示,工艺对混合焊点的前期可靠性影响最大,环境对混合焊点的后期可靠性影响最大.工艺的影响主要体现在焊接工艺方面,环境的影响主要体现在温度负载方面.