引线尺寸对CPGA翼形引线焊点可靠性的影响

采用有限元法对陶瓷针型棚格阵列（CPGA）翼形引线焊点的应力分布进行了研究,发现在焊点最内侧底面处应力集中较大,是整个焊点最脆弱的部位,易发生破坏;分析了不同尺寸翼形引线与焊点最大应力之间的关系,得到了不同外观形状的翼形引线焊点在受交变热作用时焊点热应力的分布情况。结果表明,翼形引线厚度增加,焊点应力增大;翼形引线高度增加,焊点应力有一个最大值;翼形引线与陶瓷基板接触长度增加,焊点应力减小;翼形引线与焊盘接触长度增加,焊点应力有一个最小值。     

QFP器件不同引线材料对焊点可靠性影响的有限元分析

采用有限元方法对QFP器件三种引线材料焊点的残余应力进行了数值模拟计算分析.结果表明,焊点应力集中的部位均在焊点最内侧的尖角处,该处是整个焊点最易发生破坏的部位.分析比较合金-42、铜合金、可伐合金三种引线材料的模拟结果,焊点的应力应变曲线图显示,应力应变是随着时间做周期变化,同时具有累积迭加的趋势.同时可以看出合金-42引线焊点的应力应变最小,可伐合金引线焊点的应力应变居中,铜合金引线焊点的应力应变最大,研究结果可为QFP器件引线材料的选用提供理论指导.     

引线间距对 QFP 焊点的可靠性影响的有限元分析

采用有限元方法分别对具有相同引线间距和不同封装类型的QFP器件的焊点残余应力进行了数值模拟计算分析.结果表明,焊点根部、焊趾部位以及引线和焊点交界处为应变集中区域,该三处将可能成为焊点发生破坏区域,在焊点根部的应力值是最大,所以在焊点根部最容易发生破坏.对结果进行分析比较,从应力曲线图可以看出,由于残余应力累积的原因,应力具有迭加性;在引线数目相同的QFP器件中,TQFP64焊点的应力最小,VQFP64次之,SQFP64最大.在引线间距相同的QFP器件中,QFP64焊点的应力最小,QFP44居中,QFP32最大;同时与QFP100比较可知,高密度细间距器件的焊点可靠性更高.     

QFN封装焊点可靠性的有限元分析

建立了QFN(quad flat non-leaded)的1/4模型,用Anand模型构建了Sn3.0Ag0.5Cu的本构方程,并比较了不同焊点形态时QFN的可靠性.结果表明,在温度循环载荷下,QFN器件应力的最大值位于拐角处的焊点的上表面处,且其应力值变化具有周期性和叠加性;无缩回设计的引脚比有缩回设计的引脚具有更好的可靠性,但对于无缩回设计的引脚,其焊脚高度和焊点长度对其塑性功的累积无明显影响;钎料厚度对焊点塑性功的累积有明显影响,焊点的单位体积塑性功与钎料厚度成反比;中央散热焊盘的焊接面积对焊点塑性功的累积有一定影响,在QFN的焊接过程中可以适当增加其焊接面积.     

CSP器件无铅焊点可靠性的有限元分析

采用有限元方法对芯片尺寸封装(CSP)器件焊点可靠性进行模拟分析.运用Anand本构模型描述Sn3.OAg0.5Cu无铅焊点材料的粘塑性特性,研究了焊点的力学行为.结果表明,CSP焊点最大应力区为拐角芯片所下压的焊点上表面处,对焊点应力最大节点的时间历程后处理结果显示,温度循环载荷下,焊点应力呈周期性变化,并有明显的应力松弛和积累迭加效应.对三种常用不同焊点高度尺寸下的焊点应力进行对比分析,发现三种尺寸中,0.35 mm×0.18mm焊点的可靠性最好.还模拟对比了芯片厚度不同对焊点可靠性的影响,结果显示芯片厚度对焊点可靠性影响较小.

Abstract：

Finite element method was employed to analyze the reliability of soldered joint in a CSP device. Anand model was used to establish the constitutive equation of Sn3.0Ag0.5Cu solder, the stress behavior of soldered joint was studied. The results indicate that the maximal stress is located at the upper surface of the soldered joint which is under the outermost of chip. The phenomenon of stress relaxation and accumulated enhancement could be observed abviously from the curves of stress and temperature with time cycle. Reliability of soldered joints with three usually-used heights are compared, and the results shows that the 0.35 mm ×0.18 mm one has the best reliability. Moreover, the influence of chip thickness on the reliability of soldered joints are investigated in the last part, the simulation result indicates that the influence is little.     

3D封装芯片焊点可靠性有限元分析

选择工业中广泛使用的Sn,Sn3.9Ag0.6Cu钎料作为三维封装芯片键合焊点材料,采用ANSYS有限元软件建立三维封装模型,基于Garofalo-Arrhenius本构方程,进行-55～125°C热循环模拟,并通过田口法探讨封装结构和工艺参数对焊点的可靠性影响.结果表明,Cu柱与焊点接触处是整个结构的薄弱区域,在IM...     

不同钎料对QFP焊点可靠性影响的有限元分析

采用有限元方法研究了不同钎料钎焊QFP器件焊点的可靠性.结果表明,焊点根部、焊趾部位以及引线和焊点交界处为应变集中区域.分析探讨了Sn3.8Ag0.7Cu,Sn9Zn,Sn63Pb37三种钎料的模拟结果,焊点的应变曲线图显示,Sn63Pb37钎料焊点的等效应变最大,Sn9Zn钎料居中,Sn3.8Ag0.7Cu焊点的等效应变最小,表明Sn3.8Ag0.7Cu替代Sn63Pb37作为微元器件组装的组装材料具有更好的焊点力学性能.通过分析QFP64和QFP208两种器件焊点应力曲线图可以看出,QFP208器件焊点的应力值小于QFP64器件焊点的应力值,从而具有更高的可靠性.     

复合SnPb焊点的形态与可靠性预测

建立了复合焊点形态的能量控制方程,采用Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｖｏｌｖｅｒ软件模拟了复合ＳｎＰｂ焊点的形态,利用复合ＳｎＰｂ焊点形态的计算结果。采用统一型粘塑性Ａｎａｎｄ本构方程描述复合焊点Ｐｂ９０Ｓｎ１８和Ｓｎ６０Ｐｂ４０的粘塑性力学行为。采用非线性有限元方法分析复合ＳｎＰｂ焊点在热循环条件下的应力应变过程,基于Ｃｏｆｆｉｎ－Ｍａｎｓｏｎ经验方程预测焊点的热循环寿命,考察焊点形态对焊点可靠性的影响,研     

EBGA焊点形态预测与可靠性分析

基于能量最小原理对装配后的EBGA焊点形态进行了预测。采用统一型粘塑性Anand本构方程描述了Sn63Pb37合金的粘塑性力学行为，采用非线性有限元方法研究了EBGA焊点在热循环条件下的应力应变过程及其特殊性，应用基于能量和损伤累积的Darveaux方法预测了EBGA焊点的热循环寿命。     

PBGA焊点在板级跌落冲击载荷下的可靠性分析

探究实际形状的焊点在跌落冲击载荷下的可靠性。焊接实验表明:回流曲线的加热因子越小,焊接得到的焊点的高度越高,直径越小;根据实际焊点形状参数建立PBGA器件的3D有限元模型并采用Input-G方法进行计算,计算结果表明:最大剥离应力值出现在PBGA最外端角点焊点的封装侧内边角;焊接得到的高度较高、直径较小的焊点抵抗跌落冲击载荷的能力较强;锡铅焊点的跌落寿命是无铅焊点的1.6倍。     

红外探测器焊点可靠性有限元分析

借助有限元法分析了锑化铟红外探测器铟球焊点的可靠性.结果表明,应力最大值位于探测器边缘拐角处锑化钢芯片与铟球连接处,且在周期性温度载荷下,应力呈周期性变化.温度降低,应力迅速升高,降到77 K时达到最大值,保温阶段存在应力松弛现象,温度升高应力值大幅度降低.随着铟球直径的增加应力最大值不呈现出明显的变化规律性,但塑性功...     

FCBGA元器件焊点可靠性的有限元分析

采用有限元法分析FCBGA(flip chip ball grid array)器件焊点可靠性,采用统一型粘塑性Anand本构方程研究了Sn63Pa37合金的力学行为.结果表明,应力集中区域为器件芯片边缘拐角焊点的上表面.应力时间历程处理发现:应力随时间呈周期性变化,曲线有明显的应力松弛现象和累积迭加的趋势.对三种不同球状焊点尺寸器件的研究结果发现,球状焊点尺寸为0.4 mm×0.28mm时,焊点应力最大,0.46 mm×0.34mm焊点次之,0.52 mm×0.4mm焊点应力最小.基于塑性应变能分析的结果亦与上述变化趋势相同,且与实际应用器件的试验数据变化趋势一致.     

塑封球栅阵列焊点热疲劳寿命预测有限元方法

选取典型的塑封球栅阵列封装器件,将其建模为由封装外壳、硅芯片和基板组成的三层结构,采用粘塑性材料模式描述锡铅钎料的力学本构关系,建立器件的三维有限元模型,通过有限元仿真得到焊点的应力应变分布云图、应力应变回线及关键焊点的应变范围,最后根据基于应变的Engelmaier疲劳模型预测塑封球栅阵列焊点的寿命.结果表明,在热循环条件下,塑封球栅阵列封装器件的关键焊点的位置位于器件芯片边缘的正下方,并不位于最边缘的焊点处,为改进塑封球栅阵列焊点的热疲劳可靠性提供了依据.