無(wú)鉛BGA焊點(diǎn)的隨機(jī)振動(dòng)可靠性及其失效分析.pdf

1、無(wú)鉛球珊陣列封裝是目前主流的封裝技術(shù),其具有較高的封裝密度、封裝材料釬料對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。BGA封裝焊點(diǎn)可靠性一直是封裝技術(shù)向前發(fā)展急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一?，F(xiàn)有的文獻(xiàn)針對(duì)封裝組件在熱循環(huán)下的可靠性研究較多。而電子產(chǎn)品在裝運(yùn)和使用過(guò)程中不可避免的經(jīng)受振動(dòng)載荷,其在振動(dòng)下的可靠性是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。基于此,本文將隨機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)和ANSYS有限元相結(jié)合建立了評(píng)價(jià)焊點(diǎn)隨機(jī)振動(dòng)下的量化評(píng)價(jià)方法。本文還對(duì)在封裝中常用的底充膠對(duì)焊點(diǎn)的振動(dòng)可靠性影響作

2、了討論,并與未填充底充膠的焊點(diǎn)可靠性作了對(duì)比,在此過(guò)程中還考慮了芯片位置、PCB板約束條件對(duì)其可靠性的影響。除此之外,本文將低溫Sn58Bi混合焊點(diǎn)與SnAgCu單一焊點(diǎn)的振動(dòng)可靠性做了實(shí)驗(yàn)與有限元的對(duì)比分析。
　　本文利用ProtelDXP設(shè)計(jì)了PCB板并通過(guò)回流焊完成了封裝組件,在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中,設(shè)計(jì)了用于振動(dòng)試驗(yàn)的試樣夾具,建立了用于監(jiān)測(cè)焊點(diǎn)通斷的電壓動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并在此基礎(chǔ)上搭建了隨機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn),本文獲

3、得了Sn3Ag0.5Cu焊點(diǎn)、Sn58Bi與Sn3Ag0.5Cu混合焊點(diǎn)在隨機(jī)振動(dòng)下的壽命,繼而本文利用ANSYS13.0有限元分析軟件對(duì)Sn3Ag0.5Cu封裝組件做了隨機(jī)振動(dòng)有限元模擬分析。最后基于Miner累計(jì)疲勞損傷理論、三帶技術(shù)以及改進(jìn)的Masson高周疲勞方程,結(jié)合隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)和有限元模擬的結(jié)果,建立了評(píng)價(jià)焊點(diǎn)可靠性的量化方法,并利用此量化方法對(duì)外圍的兩圈焊點(diǎn)進(jìn)行了累計(jì)疲勞損傷指數(shù)的計(jì)算,給出了累計(jì)疲勞損傷的三維直方圖。

4、r>　　影響焊點(diǎn)振動(dòng)可靠性的因素較多,主要有組件的結(jié)構(gòu)、芯片的布局、PCB板的約束等。本文利用有限元分析方法,對(duì)填有底充膠的Sn3Ag0.5Cu焊點(diǎn)封裝組件、添加底充膠并增加PCB板約束的Sn3Ag0.5Cu焊點(diǎn)封裝組件、Sn58Bi與Sn3Ag0.5Cu混合焊點(diǎn)封裝組件分別作了隨機(jī)振動(dòng)有限元模擬,討論了不同因素對(duì)焊點(diǎn)振動(dòng)可靠性的影響。結(jié)果表明,底充膠的填充、增加PCB板約束和兩種措施同時(shí)施加的方法,都有助于提升焊點(diǎn)的振動(dòng)可靠性,且兩種