柔性板上FBGA組件的機(jī)械可靠性研究.pdf

1、柔性電路板(FPC)是以聚脂薄膜或聚酰亞胺為基材制成的一種具有高度可靠性,絕佳曲撓性的印刷電路,廣泛應(yīng)用于滑蓋式手機(jī)和折疊式手機(jī)中。在手機(jī)的使用過程中,手機(jī)中的FPC通常會(huì)產(chǎn)生大幅度的彎曲變形和扭曲變形。由于貼裝在FPC上的元器件剛性較大,連接這些元器件的焊點(diǎn)的變形并不能完全抵消因FPC變形所引起的應(yīng)力。有時(shí)因?yàn)槭褂谜叩氖韬?使手機(jī)跌落到地面上,引起FPC上的元器件與手機(jī)外殼反復(fù)碰撞。這些問題嚴(yán)重影響手機(jī)的性能和壽命。本文研究了FPC上

2、的FBGA在跌落、彎曲和扭曲等各種機(jī)械載荷中元器件焊點(diǎn)的連接性能。主要內(nèi)容如下:
　　(1)利用Surface Evolver(軟件),根據(jù)最小能量原理,建立了BGA焊點(diǎn)的幾何模型。將焊點(diǎn)表面幾何元素導(dǎo)入有限元前處理軟件HYPERMESH后,生成有限元分析所需的三維有限元單元模型。
　　(2)利用非線性有限元軟件ABAQUS,研究FPC上的FBGA分別在自由跌落以及承受彎曲、扭曲載荷時(shí)焊點(diǎn)與FPC的連接可靠性。采用Johns

3、on-Cook材料本構(gòu),將應(yīng)變率的影響計(jì)算到焊點(diǎn)的材料模型中。在有限元仿真過程中,模擬元器件貼裝位置、焊點(diǎn)尺寸(包括焊點(diǎn)高度和直徑)對(duì)FBGA連接可靠性的影響。
　　(3)運(yùn)用正交試驗(yàn)方法分析了在三種因素對(duì)同一FBGA柔性組件焊點(diǎn)應(yīng)力的影響。按照正交表設(shè)計(jì)了九組模型,并對(duì)這些模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行直觀分析和方差分析。
　　研究結(jié)果表明,(1)FBGA焊點(diǎn)在跌落過程的應(yīng)變率除0.5、1.2、3.5ms等時(shí)間點(diǎn)的數(shù)值比較大外,其余大

4、多數(shù)時(shí)間的應(yīng)變率均小于1000/s;FPC跌落角度和與地面接觸方式對(duì)焊點(diǎn)所產(chǎn)生應(yīng)力的影響較大;(2)當(dāng)FPC處在彎曲狀態(tài)時(shí),增加FPC的長(zhǎng)度能夠顯著改善FBGA焊點(diǎn)與FPC的連接性能;(3)當(dāng)FPC處在扭曲狀態(tài)時(shí),FBGA貼裝位置對(duì)焊點(diǎn)的連接性能的影響十分明顯;(4)確定了實(shí)驗(yàn)方法即破壞形式為影響FBGA柔性組件焊點(diǎn)應(yīng)力的最大影響因素和高度顯著影響因素。
　　本文研究了FPC上的FBGA分別在跌落、彎曲和扭曲狀態(tài)下焊點(diǎn)的應(yīng)變應(yīng)力狀