倒装焊焊点形态及其可靠性研究

本文采用Surface Evolver软件对倒装焊复合焊点的几何形态进行了模拟。通过非线性有限元方法研究有铅和无铅两种焊点在热循环作用下的应力应变关系，基于疲劳寿命C—M预测公式对焊点的热疲劳寿命进行预测与比较。     

LGA焊点形态对焊点寿命影响的有限元分析

通过Surface Evolver软件对LGA焊点进行了三维形态预测,利用有限元数值模拟对LGA焊点在热循环条件下寿命进行了分析。研究了热循环条件下LGA焊点的应力应变分布规律,随着焊点远离元件的中心位置焊点所受到的等效应力、等效应变和塑性应变能密度逐渐增大,从而得出处于外面拐角的焊点最先发生失效的结论。基于塑性应变范围和Coffin-Manson公式计算了焊点热疲劳寿命;找出了LGA焊点形态对焊点寿命的影响规律,模板厚度一定时PCB焊盘尺寸小于上焊盘时LGA焊点的热疲劳寿命与PCB焊盘尺寸成正比,大于上焊盘时成反比,大约相等时焊点寿命最大。当PCB焊盘和模板开孔尺寸固定时,通过增大模板厚度来增加焊料体积在一定程度上可提高LGA焊点的热疲劳寿命,但是模板厚度增大到一定值时LGA焊点寿命会逐渐降低。     

微连接焊点热循环可靠性的研究进展

介绍了国内外关于微连接焊点热循环可靠性的研究进展。热循环的作用会使焊点内部组织粗化、IMC长大和变厚和锡基无铅焊料重结晶等,诱发焊点中裂纹的萌生与扩展。主流观点认为,焊点的失效是一种疲劳与蠕变相结合的机制。分析了对未来无机械应力作用的单一焊点样品进行热循环实验的意义。影响焊点热循环寿命的因素有焊料成分、焊盘UBM层、焊...     

温度对焊点可靠性的影响

本文叙述了焊点失效的机理和热循环对焊点可靠性的影响。     

BGA焊点的形态预测及可靠性优化设计

制定了BGA(球栅阵列)焊点的形态预测以及可靠性分析优化设计方案，对完全分布和四边分布的两种BGA元件，通过改变下焊盘的尺寸得到不同钎料量的焊点，并对其形态进行了预测，建立了可靠性分析的三维力学模型。采用有限元方法分析了元件和焊点在热循环条件下的应力应变分布特征，预测了不同种类和不同形态的BGA焊点的热疲劳寿命，由此给出了最佳的上下焊盘比例范围。     

SMT焊点可靠性

本文针对典型SMT焊点在无铅条件下焊点的可靠性问题,焊点的可靠性问题主要是焊点在热循环过程中由于芯片载体与基板材料之间的热膨胀失配（CET）而导致焊点的疲劳失效。     

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.     

片式电阻混合焊点热循环负载可靠性研究

对在不同工艺参数下形成的、并且经过不同周数热循环负载的片式电阻混合焊点、有铅焊点和无铅焊点进行了外观检测和剪切测试。结果显示,在不同工艺参数下形成的混合焊点的剪切力,随热循环周数的变化趋势有所不同,但是在保证片式电阻焊端和焊料充分熔融的情况下,部分混合焊点的平均剪切力比有铅焊点高,热循环1 000周后,为9.1～11.1 N。     

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。     

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．     

热循环加载片式元器件带空洞无铅焊点的可靠性

建立了片式元器件带空洞无铅焊点有限元分析模型,研究了热循环加载条件下空洞位置和空洞面积对焊点热疲劳寿命的影响.结果表明:热循环加载条件下空洞位置和空洞面积显著影响焊点热疲劳寿命.空洞位置固定于焊点中部且面积分别为7.065×10-4,1.256×10-3,1.963×10-3和2.826×10-3mm2时,焊点热疲劳寿...     

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     

晶圆级芯片尺寸封装柔性焊点热循环可靠性

建立了晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)柔性无铅焊点三维有限元分析模型,基于该模型对柔性无铅焊点热循环等效应力应变进行了分析,并预测了焊点可靠性寿命。选取第一柔性层厚度、第二柔性层厚度、上焊盘直径和下焊盘直径作为关键因素,采用L16(45)正交设计了16种不同水平组合的柔性无铅焊点,获取了这些焊点的热循环等效应力数据,对等效应力数据进行了极差分析和方差分析。结果表明:在热循环加载条件下,采用柔性层结构方式能有效降低焊点内的等效应力应变;在置信度为90%的情况下,下焊盘直径和第一柔性层厚度对柔性焊点等效应力有显著影响。各因素对焊点等效应力的影响排序为下焊盘直径影响最大,其次是第一柔性层厚度,再次是第二柔性层厚度,最后是上焊盘直径。     

基于MATLAB的SMT产品焊点故障诊断模糊系统

焊点可靠性与焊点形态直接相关,通过对SMT焊点几何形态的分析,可以判别焊点的缺陷。基于焊点形态理论及模糊推理理论,利用MATLAB提供的模糊逻辑工具箱,借助图形用户界面（GUI）,建立了SMT产品焊点故障诊断的模糊系统,对高可靠性的SMT焊点形态设计和提高SMT工艺设计水平都有普遍意义。     

热循环过程中焊点残余应变的研究

采用激光云纹干涉法,测量了不同热循环规范下焊点内的残余应变分布及最后失效的的焊点内最大的累积残余应变(即累积塑性变形),结果表明:材料热膨胀系数的不匹配导致焊点中存在很大的剪切变形,而且焊点内的残余应变的分布是很不均匀的;对应于同一种焊料,不同的热循环规范下焊点失效时的累积塑性变形基本上相同,可以认为对于焊点来说,失效时的累积塑性变形是一个常数,这可以作为热循环过程中焊点失效的判据。     

不同冷却速度对SMT焊点热循环寿命的影响

采用水冷、空冷和炉冷的不同冷却方式，对焊点的热循环寿命进行了初步研究，结果表明，对ＳｎＰｂ６０／４０钎料，空冷焊点的热循环寿命最高，水冷的最差。焊点的断面均是沿晶和穿晶的混合断口，并伴有疲劳辉纹，呈现蠕变和疲劳交互作用的断裂特征。     

热循环对通孔插装SnCuTi焊点导电性能的影响

研究了热循环条件下无铅钎料Sn-0.7Cu-0.008Ti/Cu基板形成的通孔插装焊点的导通电阻的变化规律。结果表明:随着热循环次数的增加,焊点电阻增加,高温时的电阻大于低温时的电阻;在相同热循环条件下,随着通孔间隙的增加,焊点电阻降低。热循环过程中焊点电阻增加的原因是由于焊点出现裂纹所致。当热循环次数达到1 000次时,焊点的电阻增加仍不明显,表明通孔插装的Sn-0.7Cu-0.008Ti/Cu焊点有较高的导电可靠性。     

PCB焊点可靠性问题的理论和实验研究进展

针对SMT－PCB焊点的可靠性问题,对该领域相关的理论和实验研究结果进行了综述,介绍了焊点可靠性的机械测试和热循环测试方法、焊点组织对焊点寿命的影响以及焊点疲劳失效的判别准则等。     

基于有限元分析的BGA焊点可靠性研究

介绍了应用最小能量原理对球栅阵列(BGA)器件焊点建立三维形态预测模型,以及利用有限元方法分析不同形态焊点在热循环条件下的应力应变分布特征.基于分析结果对三种不同引脚中心距的BGA进行组装工艺优化设计,通过环境筛选试验的验证,考核了工艺设计的可靠度.证明热应力交变下,焊点内部疲劳损伤现象与理论预测一致,有限元分析(FEA)在焊点可靠性研究中是一种有效的途径.     

模板对倒装焊焊点形态的影响及其可靠性研究

本文通过用于焊点形态预测软件SURFACE EVOLVER的输入数据文件,得到倒装焊焊点形态.参考模板开口指导说明(IPC-7525),拟定模板开口方案,得到相应的焊点形态.通过建立有限元模型,运用ANSYS软件对含铅焊点在热循环加载条件下的应力应变和疲劳寿命进行分析.根据预测得到的热疲劳寿命,找出了适合本文模型的模板结构参数,同时分析了其它设计与工艺参数和焊点可靠性之间的关系.