惡劣環(huán)境下電子組裝芯片焊點(diǎn)疲勞壽命預(yù)測的研究.pdf

1、電子封裝芯片通過QFP和BGA焊點(diǎn)組裝于PCB（printed circuit board印制電路板）上是主要的電子裝聯(lián)型式，在服役過程中焊點(diǎn)受到熱循環(huán)應(yīng)力和隨機(jī)振動交變應(yīng)力作用，致使焊點(diǎn)本體或焊盤金屬共融合金（Inter metallic compound，IMC）層發(fā)生疲勞裂紋擴(kuò)展，導(dǎo)致焊點(diǎn)疲勞斷裂失效。尤其對航空航天的某些惡劣溫度和振動環(huán)境下工作的電子設(shè)備，焊點(diǎn)失效已成為影響電子設(shè)備可靠性的主要原因。研究焊點(diǎn)服役壽命的預(yù)測和提高服

2、役壽命的措施，對分析殘余壽命并確定PCB維護(hù)更換周期，有重要參考價值。
　　本文首先簡要介紹了QFP和BGA封裝芯片與電路板（PCB）組裝的結(jié)構(gòu)形式及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。針對目前焊點(diǎn)振動交變應(yīng)力、溫度應(yīng)力和壽命預(yù)測的計算復(fù)雜性，本文研究建立了快捷方便的計算模型，通過試驗(yàn)標(biāo)定參數(shù)后，可方便地用于焊點(diǎn)壽命預(yù)測。
　　針對PCB板上組裝QFP和BGA芯片的焊點(diǎn)失效分析計算，收集整理了薄板和梁的熱應(yīng)力和振動應(yīng)力計算的表達(dá)式，查找了典型電

3、路板和芯片結(jié)構(gòu)的尺寸、材料和惡劣工作條件的表征參數(shù)?；诓牧狭W(xué)梁、彈性力學(xué)薄板和斷裂力學(xué)經(jīng)典理論，將電路板、芯片、QFP焊腿及BGA焊點(diǎn)柱群簡化為薄板、梁和文克勒彈性地基，在此基礎(chǔ)上綜合運(yùn)用已有的理論表達(dá)式，建立了用于分析焊點(diǎn)隨機(jī)振動交變應(yīng)力和熱應(yīng)力及疲勞壽命的計算模型。該模型考慮了芯片的翹曲變形和PCB板安裝固定約束的影響，可按表達(dá)式編程計算焊點(diǎn)壽命，計算快捷方便。
　　針對某航電系統(tǒng)的惡劣溫度和振動環(huán)境下電子設(shè)備的工作可靠性