采用叠层焊点的PBGA组件温度场模拟分析

运用有限元软件ANSYS建立了采用叠层焊点的塑料球栅阵列(Plastic Ball Grid Array,PBGA)结构有限元分析模型,基于该模型对PBGA结构在典型工作环境下的稳态温度场分布进行了模拟,对比传统单层焊点与叠层焊点对PBGA结构温度场的影响,并分析了焊点高度和PBGA结构各部分材料导热系数对内部温度的影响。结果表明:焊点结构形式(单层和叠层)和焊点高度对PBGA组件温度场影响不大;PCB的导热系数对PBGA组件温度场影响最大,其次是塑封和基板,粘结剂对PBGA组件温度场影响很小。     

随机振动条件下SMT焊点可靠性分析的能量法

提出了对焊点在随机振动条件下的可靠性进行分析的能量法，该方法简方便，适用于性较强。     

PBGA无铅焊点热可靠性优化研究

在田口实验法的基础上,采用非线性有限元建模,对温度循环载荷作用下的PBGA无铅焊点进行可靠性优化研究。L18(21×37)田口正交表被选用来分析PBGA封装体的8个控制因子,包括PCB的尺寸和厚度、基板的尺寸和厚度、焊点的直径和高度、芯片以及塑封的厚度。通过田口实验法,得出了关于PBGA最佳的结构参数组合,其中最重要的控制因子为基板厚度和焊点高度,最佳参数分别为0.66mm和0.60mm。     

PBGA焊点热疲劳寿命的正交试验及回归分析

通过对ＰＢＧＡ焊点形态参数与焊点热疲劳寿命的正交试验,利用大型统计分析软件进行多元线性回归分析,建立起ＰＢＧＡ焊点高度固定,芯片在上焊点高度不固定及芯片在下焊 度不固定三种不同工作条件下形态参数与热疲劳寿命之间的回归多项表式,即ＰＢＧＡ焊点形参数与热疲劳寿命的关系表达式。     

随机振动载荷下板级焊点失效模式分析

通过搭建振动加速失效实验平台,完成了芯片中板级焊点的失效实验。在此基础上,对焊点进行电镜观察分析,以确定焊点在振动载荷下的失效模式。结果表明,内部焊点基本没有裂纹扩展迹象,裂纹集中于最外侧角的焊点,焊点的损伤程度分布从内至外呈递增趋势。裂纹的分布集中于PCB板侧和芯片侧的IMC层区域,即在焊点两侧的钎料疏松部位,并沿着IMC层区域的Cu₆Sn₅晶粒方向进行穿晶、沿晶扩展。裂纹的扩展接近于贯穿时,易发生瞬间脆性断裂。     

随机振动下不同结构参数的PCBA可靠性研究

为减小振动因素对产品失效的影响,改进PCBA组件的结构参数,提高PBGA(塑料球栅阵列)振动可靠性。采用有限元法,运用模态分析,得出结论:固支数目越多,焊点的振动可靠性越好。此外,利用随机振动模块,分析了板级振动条件下,焊点位置、焊点材料、PCB厚度、BGA焊点高度对可靠性的影响,并且利用焊点的疲劳寿命模型计算出关键焊点的疲劳寿命。结果表明:焊点最容易失效的位置位于焊点的顶角处;相比于Pb90Sn10、Sn63Pb37、Mix、SAC387这四种材料,SAC305的疲劳寿命最高;PCB的厚度和焊点的疲劳寿命成正比;焊点高度和焊点的疲劳寿命成反比。     

SMT焊点半经验随机振动疲劳寿命累积模型

研究了SMT焊点在随机振动条件下引起的振动疲劳情况,给出了SMT焊点半经验随机振动疲劳寿命累计模型,并通过对某SMT电路板进行随机振动疲劳测试,验证了模型的正确性.     

PBGA封装焊点寿命影响因素的有限元分析

为明确PBGA焊点设计及环境温度参数对其可靠性影响,利用有限元软件ANSYS分析了温度循环、焊点材料、焊点高度与直径、PCB板的厚度、刚度、热膨胀系数(CTE)对焊点寿命的影响.焊点采用了Anand本构关系描述,寿命预测采用Darveaux模型.研究结果表明,温度循环的范围变大焊点寿命变短,保温时间缩短能增加焊点寿命;经过优化的焊球,寿命会增加;PCB板越厚,焊点寿命越短;PCB板的杨氏模量越大,焊点寿命越长.     

焊盘尺寸对FC—PBGA焊点可靠性的影响

影响封装可靠性的因素很多,其中对封装及供货厂商相关的封装设计方面的各种变量应该给予足够的重视。焊盘尺寸是影响焊点可靠性的关键因素之一,不同供货厂商的各种工艺造成焊盘尺寸方面的差异,对可靠性造成了极大的影响。有限元应力分析、波纹干涉测量试验及可靠性试验表明,基板厚度影响封装可靠性。文章采用有限元模拟来定量分析焊盘尺寸对PBGA封装可靠性的影响,把空气对空气热循环试验结果与FEM预测进行比较,讨论最佳焊盘尺寸,并预测对焊点可靠性的影响。     

PCBA结构参数与振动谱型对BGA焊点疲劳寿命的影响

为获得印制电路板组件(PCBA)的板厚、芯片布局等结构参数和随机振动谱型(功率谱密度,PSD)变化对球栅阵列(BGA)封装芯片焊点振动疲劳寿命的影响,利用HYPERMESH软件建立了带BGA封装芯片的PCBA三维有限元网格模型,并采用ANSYS软件对PCBA有限元模型进行了随机振动响应分析。结果表明,随着PCB厚度增加,BGA焊点振动疲劳寿命呈现明显提升的趋势,当PCB厚度由1.2 mm增加到2.2 mm时,BGA焊点振动疲劳寿命N由45363大幅增加到557386;合理的芯片安装间距能够明显增加焊点振动疲劳寿命,特别是当芯片安装在靠近固定约束并处于两个约束对称中间位置时;当PCBA的第一阶固有频率位于随机振动谱最大幅值对应的频率区间时,BGA焊点的振动疲劳寿命会明显降低。     

银含量对随机振动条件下无铅焊点可靠性的影响

为了探究银含量对无铅焊点在随机振动条件下的可靠性的影响,对Sn-3.0Ag-0.5Cu、Sn-1.0Ag-0.5Cu和Sn-0.3Ag-0.7Cu三种不同Ag含量材料的焊点做窄带范围内的随机振动疲劳实验,并对失效焊点进行分析。结果表明:三种材料焊点的失效位置基本都在靠近PCB侧,最外围焊点最容易失效,失效模式均为脆性断裂,并且随着Ag含量的降低,金属间化合物的厚度逐渐减小,焊点的疲劳寿命逐渐延长。     

热循环参数及基板尺寸对焊点可靠性的影响

采用Ansys软件建立BGA倒装芯片模型考察焊点的热应力。通过改变热循环保温时间、温度范围和最高温度,研究各参数对焊点热疲劳寿命的影响,同时也考察了基板的长度和厚度的影响。采用Coffin-Manson方程计算并比较热循环寿命。结果表明:随着热循环高低温停留时间、温度范围以及最高热循环温度的增大,热循环寿命减小,最小寿命为879周;同时热循环寿命也随着基板长度和厚度的增大而减小。     

电迁移作用下的微焊点振动疲劳行为研究

研究了不同电迁移时间(0～96 h)和电流密度(0～1.52×104A/cm2)对Sn-3.0Ag-0.5Cu微焊点振动疲劳行为的影响.结果显示,在电迁移时间和电流密度均为0时,微焊点的振动疲劳循环次数大于1 170次,疲劳寿命大干234 min;而在125℃服役温度下,当振动频率为0.8 Hz,交变应力为0～20 M...     

低银无铅微互连焊点的振动疲劳行为研究

通过采用一系列与集成电路BGA(球栅阵列)、Flip Chip(倒装焊芯片)真实焊点体积接近的不同尺寸的典型“三明治”结构Sn0.3Ag0.7Cu低银无铅微互连焊点,基于动态力学分析的精密振动疲劳试验与微焊点疲劳断口形貌观察相结合的方法,研究了微焊点振动疲劳变形曲线的形成机制、裂纹萌生扩展与断裂机理、温度对振动疲劳行为的影响及微焊点振动疲劳行为的尺寸效应问题。结果表明,保持焊点直径恒定,随着焊点高度的减小,焊点的疲劳寿命增加,而疲劳断裂应变降低,同时焊点的疲劳断裂模式由韧性断裂转变为脆性断裂。     

高密度LED焊点微空洞的X射线检测和分析

利用高精度X射线检测设备分别对用Sn37Pb焊膏和Sn3.0Ag0.5Cu焊膏组装的高密度LED灯板进行焊后和老化后的微空洞检测,观察了焊点的微空洞缺陷,并计算微空洞尺寸。结果表明:老化前微空洞面积与焊点面积比在10%~25%的,Sn3.0Ag0.5Cu焊点中约含25.5%,略大于Sn37Pb焊点的23.5%,且明显小于Sn3.0Ag0.5Cu焊点老化后的31.4%。两种焊点老化前后微空洞所占面积比都在<25%的合格范围内,但Sn3.0Ag0.5Cu焊点更易形成微空洞。     

Superplastic creep of eutectic tinlead solder joints

This paper presents experimental evidence that as-solidified eutectic Pb-Sn solder joints can exhibit superplastic behavior in shear creep loading. Stepped load creep tests of as-solidified joints show a change in the stress exponent from a high value typical of con-ventional creep at high stress and strain rate to a superplastic value near 2 at lower stress and strain rates. In addition, the change in stress exponent is accompanied by a change in the activation energy for creep from a value near that for bulk self-diffusion (20 kcal/mol) to a value near that for grain boundary diffusion (12 kcal/mol). The total shear deformation of joints in stress-rupture tests performed at 65° C are found to ex-ceed 150%. The concomitant observation that quenched solder joints creep faster than air-cooled ones is attributed to a grain, or phase, size dependence of the strain rate. The source of superplastic behavior is a fine, equiaxed microstructure. It is not yet clear whether the superplastic microstructure is present in the as-solidified joint, or develops during the early stages of plastic deformation.     

焊点尺寸对微焊点拉伸断裂强度的影响

采用基于动态力学分析仪(DMA)的精密拉伸试验与ANSYS有限元数值模拟方法研究了“铜引线/Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料/铜引线”三明治结构微焊点(直径均为200 μm,高度为75～225 μm)的拉伸断裂行为.结果表明:微焊点直径不变而高度为225,175,125和75 μm时,其拉伸断裂强度分别为79.8,82...