CSP封装Sn-3.5Ag焊点的热疲劳寿命预测

对芯片尺寸封装(CSP)中Sn-3.5Ag无铅焊点在热循环加速载荷下的热疲劳寿命进行了预测.首先利用ANSYS软件建立CSP封装的三维有限元对称模型,运用Anand本构模型描述Sn-3.5Ag无铅焊点的粘塑性材料特性;通过有限元模拟的方法分析了封装结构在热循环载荷下的变形及焊点的应力应变行为,并结合Darveaux疲劳寿命模型预测了无铅焊点的热疲劳寿命.     

基于Anand模型的BGA封装热冲击循环分析及焊点疲劳寿命预测

BGA封装在电子元器件中的互连、信息传输等方面起着重要作用,研究封装元件的可靠性以及内部焊点在高温、高湿、高压等极限条件下的稳定性显得尤为重要。基于Anand模型分析了封装元件在热冲击下的塑性变形和应力分布,同时对不同空间位置焊点的最大应力与主要失效位置进行了对比,并运用Darveaux模型计算出焊点最危险单元的裂纹萌生、裂纹扩展速率和疲劳寿命。结果表明,在热冲击极限载荷下,封装元件的温度呈现对称分布,表面温度与内部温度差较大,约为15℃;最大变形为0.038 mm,最大变形位置为外侧镀膜处;最大应力为222.18 MPa,内部其余部分的应力值为20 MPa左右。对于内部焊点,最大应力为19.02 MPa (250 s),应力最大位置在锡球下方边缘,预估其疲劳寿命为6.29天。     

LGA焊点可靠性分析及热疲劳寿命预测

针对栅格阵列封装焊点可靠性问题,设计了一种焊料包裹焊盘的倒凹槽焊点,利用有限元分析法和修正的Coffin-Manson寿命预测方程,对其热可靠性进行评估.经仿真和试验验证,初始倒凹槽焊点的热疲劳寿命是1201个周期,为常规焊点的2.08倍.进一步结合田口试验法,以倒凹槽焊点的热疲劳寿命为优化目标,建立L27(39)正交...     

芯片尺寸封装焊点的可靠性分析与测试

利用ANSYS有限元分析软件,将芯片尺寸封装(CSP)组件简化为了二维模型,并模拟了CSP组件在热循环加栽条件下的应力应变分布;通过模拟发现了组件的结构失效危险点,然后对危险点处的焊点热疲劳寿命进行了预测;最后进行了CSP焊点可靠性测试.结果表明,用薄芯片可提高焊点可靠性.当芯片厚度从0.625 mm减小到0.500 ...     

气孔缺陷对同轴电缆焊点热疲劳寿命影响

利用ANSYS软件建立了热循环条件下同轴电缆焊点的三维有限元模型,分析了气孔的大小及位置对焊点在热循环过程中的应力应变分布特征的影响,结合Manson-Coffin方程预测了不同气孔大小及位置对焊点的热疲劳寿命的影响.结果表明:气孔的存在使焊点的热疲劳寿命急剧缩短;相同尺寸的气孔存在于焊点内部时位置的改变对热疲劳寿命影响很小;处于焊点内部的气孔对焊点的疲劳寿命影响要小于靠近表面的气孔;处于焊点根部的气孔对焊点疲劳寿命的影响要远大于其它位置的气孔;气孔越大,对焊点的疲劳寿命影响越大.     

热循环条件下空洞对PBGA焊点热疲劳寿命的影响

球栅阵列(ball grid array, BGA)封装器件的广泛应用使空洞对焊点可靠性的影响成为业界关注的焦点之一.采用非线性有限元分析方法和统一型粘塑性本构方程,以PBGA组装焊点为对象,建立了互连焊点热应变损伤的三维有限元模型,并基于修正的Coffin-Manson方程,分析了在热循环加裁条件下不同位置和大小的空洞对焊点疲劳寿命的影响.研究结果显示,位于原应力集中区的空洞将降低焊点疲劳寿命,基于应变失效机理,焊点裂纹易在该类空洞周围萌生和扩展;位于焊球中心和远离原应力集中区的空洞,在一定程度上可提高焊点的疲劳寿命.     

叠层芯片封装元件热应力分析及焊点寿命预测

研究了温度循环载荷下叠层芯片封装元件(SCSP)的热应力分布情况,建立了SCSP的有限元模型。采用修正后的Coffin-Masson公式,计算了SCSP焊点的热疲劳寿命。结果表明:多层芯片间存在热应力差异。其中顶部与底部芯片的热应力高于中间的隔离芯片。并且由于环氧模塑封材料、芯片之间的热膨胀系数失配,芯片热应力集中区域有发生脱层开裂的可能性。SCSP的焊点热疲劳寿命模拟值为1 052个循环周,低于单芯片封装元件的焊点热疲劳寿命(2 656个循环周)。     

微电子封装焊点疲劳失效研究综述

微电子封装具有微型化、高密度、低成本和良好的电气性能的特点,焊点负责内部芯片与电路板间的电气和机械连接。由于生产设计过程中产生的缺陷或经受温度变化、振动和冲击等环境载荷,焊点易发生失效。本文总结了焊点常见的疲劳失效原因,X射线、染色分析等失效分析技术可以实现失效焊点的精准定位,便于分析失效原因。随后,总结了焊点疲劳寿命预测模型的应用和研究现状,比较了各模型优缺点及适用范围,可为微电子封装的可靠性分析与评估提供理论指导。     

vf-BGA封装焊球热疲劳可靠性的研究

采用有限元分析方法对vf-BGA焊球的热疲劳特性进行了模拟 .通过扫描电镜(SEM)对温度循环试验后焊球金属间化合物(IMC)层和剪切强度试验后的断裂面进行了形貌、结构和组分的观察及分析.实验和模拟结果表明:热疲劳负载下焊球的剪切疲劳强度,受到焊球塑性应变能量的积累和分布以及金属间化合物层的厚度和微结构变化导致的界面脆性等因素的影响.使用Darveaux能量疲劳模型的裂纹初始化寿命预测结果与实验数据一致.     

vf-BGA封装焊球热疲劳可靠性的研究

采用有限元分析方法对 vf- BGA焊球的热疲劳特性进行了模拟 .通过扫描电镜 (SEM)对温度循环试验后焊球金属间化合物 (IMC)层和剪切强度试验后的断裂面进行了形貌、结构和组分的观察及分析 .实验和模拟结果表明 :热疲劳负载下焊球的剪切疲劳强度 ,受到焊球塑性应变能量的积累和分布以及金属间化合物层的厚度和微结构变化导致的界面脆性等因素的影响 .使用 Darveaux能量疲劳模型的裂纹初始化寿命预测结果与实验数据一致     

倒装焊SnPb焊点热循环失效和底充胶的影响

采用实验方法 ,确定了倒装焊 Sn Pb焊点的热循环寿命 .采用粘塑性和粘弹性材料模式描述了 Sn Pb焊料和底充胶的力学行为 ,用有限元方法模拟了 Sn Pb焊点在热循环条件下的应力应变过程 .基于计算的塑性应变范围和实验的热循环寿命 ,确定了倒装焊 Sn Pb焊点热循环失效 Coffin- Manson经验方程的材料参数 .研究表明 ,有底充胶倒装焊 Sn Pb焊点的塑性应变范围比无底充胶时明显减小 ,热循环寿命可提高约 2 0倍 ,充胶后的焊点高度对可靠性的影响变得不明显     

倒装焊SnPb焊点热循环失效和底充胶的影响

采用实验方法,确定了倒装焊SnPb焊点的热循环寿命．采用粘塑性和粘弹性材料模式描述了SnPb焊料和底充胶的力学行为,用有限元方法模拟了SnPb焊点在热循环条件下的应力应变过程．基于计算的塑性应变范围和实验的热循环寿命,确定了倒装焊SnPb焊点热循环失效Coffin-Manson经验方程的材料参数．研究表明,有底充胶倒装焊SnPb焊点的塑性应变范围比无底充胶时明显减小,热循环寿命可提高约20倍,充胶后的焊点高度对可靠性的影响变得不明显．     

稀土含量对Sn—Pb—Re钎料SMT焊点热循环性能的影响

本文对不同稀土含量Ｓｎ－Ｐｂ－Ｒｅ钎料系焊点的热循环寿命进行了实验研究，结果表明，钎料中稀土含量为０．０５％－０．５％时，可使焊点的热循环寿命提高到普通Ｓｎ６０Ｐｂ４０钎料的２－３倍以上；     

Sn0．45Ag0．68Cu无铅焊点热冲击性能的研究

采用Sn0．45A g0．68Cu亚共晶无铅钎料通过热浸焊获得铜接头,在－45～125℃的温度循环区间内对焊接接头进行200、400、600、800、1000周期高低温热冲击循环实验,分析了焊点的剪切强度变化,组织演变及界面IM C的生长规律。结果表明：焊点组织中弥散分布的Cu6Sn5相内部晶粒逐渐粗化长大,最后转变为圆形或者椭圆形;焊点界面IM C层厚度明显增厚,且由最初的细小扇贝状转变为大的波浪状,最终趋于平缓;焊点的剪切强度随热冲击循环周期的增加而急剧下降,经400周期的热冲击循环之后,焊点的剪切强度已下降了约22．5％,在400周期的热冲击循环后开始变得平缓,最后趋于稳定。     

Electromigration in the Flip Chip Solder Joint of Sn-8Zn-3Bi on Copper Pads

Electromigration in Sn-8Zn-3Bi flip chip solder bumps on Cu pads has been studied at 120°C with an average current density of 4 × 10³ A/cm² and 4.5 × 10⁴ A/cm². Due to the polarity effect, the thickness of the intermetallic compound Cu-Zn (γ-phase) formed at the anode is much greater than that at the cathode. The solder joint fails after 117 h of stressing at 4.5 × 10⁴ A/cm², and void formation at the cathode can clearly be seen after polishing. However, it is the melting at the edge of the bump that causes the solder joint to fail. A simulation of the current density distribution indicates that the current density is not distributed uniformly, and current crowding occurs inside the bump. The results indicate that the increase of current density associated with Joule heating has affected melting and enhanced damage in the solder joint during electromigration.