功放芯片热分析及散热片结构优化

通过红外热像仪测量Ga As功率放大器芯片的结温可知,温度最高点出现在芯片的栅条上,红外热像仪的放大倍数会导致芯片结温的差异性,正确选择测量的距离系数和放大倍数,可以提高红外热像仪的测温准确性。采用Flotherm软件仿真,并与试验值比较,两者的误差低于6%,由此验证了仿真的可靠性。运用Flotherm软件对T/R组件的散热片优化处理可知,散热片底板对温度影响较小,随着散热片数目的增加,温度逐渐降低,直到散热片的数目阻碍了空气流动,温度开始上升。     

不同阵列PBGA器件焊点可靠性分析

采用Anand模型描述钎料本构关系,对温度循环载荷下两种不同阵列形式的塑料球栅阵列(PBGA)Sn3.0Ag0.5Cu焊点的应力应变响应进行有限元分析.结果表明,两种不同阵列条件下,关键焊点的位置均由芯片拐角位置决定.芯片尺寸改变时,PB.GAl21焊点的最大应力值随芯片尺寸的增大而增大,但PBGA81的最大应力值随芯片尺寸增大先减小后增大.凭借Engelmaier修正的Coffin-Manson寿命预测方程,分别预测了两种不同阵列PBGA器件四种芯片尺寸条件下焊点的热疲劳寿命,结果表明芯片尺寸对焊点疲劳寿命有较大影响.     

基于蠕变模型倒装芯片焊点疲劳寿命预测

采用有限元方法对倒装芯片的焊点进行数值模拟计算分析。结果表明,等效蠕变应变和等效塑性应变的最大值在芯片下的边缘焊点上表面;对焊点应力应变进行时间历程处理,在循环的开始阶段,应力松弛现象显著,同时塑性应变和蠕变应变都存在累积叠加趋势;对应力应变迟滞回线研究,发现曲线呈现周期性变化,随着温度的循环加载并趋于稳定。凭借Solomon模型和Shine and Fox模型,基于塑性应变和蠕变应变的交互作用,计算焊点的疲劳寿命,模拟结果和实际情况基本接近。     

细间距器件SnAgCu焊点热疲劳性能研究

通过试验和数值模拟两种方法分析细间距器件SnAgCu焊点的热疲劳寿命。采用-55～125℃温度循环试验,发现SnAgCu焊点疲劳寿命约为1150次。基于Anand方程和Wong方程两种本构模型,针对两类疲劳寿命预测方程进行对比研究。结果显示,基于两种模型计算的SnAgCu焊点应力时间历程曲线具有相类似的趋势,但是应力值有较大差别。针对两类疲劳寿命预测方程,结合试验研究分析焊点的疲劳寿命,基于Wong方程结合双蠕变模型计算的疲劳寿命值和试验结果吻合良好,而基于Anand方程结合Engelmaier修正的Coffin-Mason方程计算的疲劳寿命略高于试验结果。     

QFP器件微焊点可靠性分析

通过数值模拟对QFP焊点力学性能的影响规律进行了研究,高密度化引线以及使用无铅钎料时焊点的等效应力较小.结果表明,引线数的增加以及钎料的无铅化显著提高了焊点抗拉强度,激光再流焊比红外再流焊的抗拉强度的提高了25%左右.锡铅钎料QFP断口表面晶粒较粗大,而无铅钎料的QFP断口处晶粒较细,红外再流焊加热方式下形成的焊点断口有大小不等的韧窝存在,断裂方式兼有脆性断裂和韧性断裂的特征,而激光加热方式下焊点的断口呈现均匀的韧窝形貌,断裂方式属于韧性断裂.实际焊接试验结果与理论模拟结果相吻合.     

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.     

6063铝合金阶梯焊中温钎料腐蚀性能

采用正交试验法,通过改变Si,Cu,Ni以及混合稀土RE元素的配比,研究了含量的变化对Al-Si-Cu-Ni-RE钎料的自腐蚀电位、失重质量、腐蚀速率的影响,并通过扫描电镜观察分析了腐蚀前后钎料的内部显微组织.研究发现,钎料的自腐蚀电位与与失重质量相对应,随着腐蚀电位的负值增加,失重质量也不断增大.结果表明,对钎料腐蚀速率的影响依次为Ni元素的影响最大,其次为Si,Cu,RE元素.对钎料腐蚀前后的显微组织观察分析可知,由于基体相α(Al)属于面心立方固溶体,使得Al-Si-Cu-Ni-RE钎料的力学性能优良,但钎料中黑色的脆性θ(CuAl2)相的存在对钎焊接头的性能有不利影响,Cl-是诱发钎料点蚀的主要原因.腐蚀后的钎料局部区域出现了点蚀,腐蚀后的钎料有明显的网纹状晶间腐蚀.     

CCGA元器件焊柱可靠性影响的有限元分析

借助ANSYS有限元软件建立CCGA624器件的三维条状模型,基于应变对焊柱可靠性进行优化模拟分析.结果表明,离器件中心最远处焊柱为整个器件的最危险焊柱,共晶钎料与Sn3.SAg焊柱的连接处具有明显的应变集中现象,裂纹将最先在该处萌生.焊柱尺寸优化结果显示:应变随着焊柱间距的增大而升高,但变化趋势缓慢;焊柱高度增加,应变曲线呈现抛物线状,在焊柱高度为2.07 mm时等效应变取最小值;应变随着焊柱直径的增大而升高,具有明显的单调性.实际应用中,可以根据应变较小的原则来选择合适的焊柱尺寸.     

有限元模拟在微连接焊点可靠性研究中的应用

有限元方法在微连接焊点可靠性研究中的应用越来越广泛.综述了国内外诸多研究学者借助有限元模拟对四边扁平封装器件(QFP)、片式电阻(CR)、陶瓷球栅阵列器件(CBGA)、芯片尺寸封装(CSP)、陶瓷柱栅阵列(CCGA)以及倒装芯片球栅阵列(FCBGA)等微元器件焊点可靠性的研究,同时对影响模拟结果的诸多因素进行综合分析.随着电子无铅进程的快速进行,焊点可靠性的研究也得到长足的发展,特别是在本枸方程和焊点疲劳寿命预测方程的构建,综合分析本构方程和焊点疲劳寿命预测方程的研究和应用现状.为焊点可靠性的研究提供一定的理论依据.     

微电子组装焊点可靠性的研究现状

随着微电子技术的发展,组装密度的不断提高,一个焊点的破坏往往导致整个封装结构的失效,因此,焊点的可靠性越来越受到人们的重视。综合介绍了无铅化焊接由于钎料的差异与工艺参数的调整给焊点可靠性带来的相关问题,此外,对焊点的失效机理进行了分析,并进一步讨论了影响焊点可靠性的因素及解决方案。