PBGA結(jié)構(gòu)在濕熱耦合作用下的失效機(jī)理研究.pdf

1、由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，多種能量場(chǎng)相繼引入到電子產(chǎn)品中來(lái)。然而，隨著電子產(chǎn)品的微型化、集成化，越來(lái)越多的多場(chǎng)耦合問(wèn)題也隨之暴露出來(lái)。在微電子器件的失效機(jī)理分析中不能忽略多場(chǎng)耦合的作用。本文以應(yīng)用廣泛的塑料球柵陣列封裝（Plastic Ball Grid Array，PBGA）為研究對(duì)象，結(jié)合理論研究與數(shù)值分析的方法，建立多場(chǎng)耦合分析的模型，運(yùn)用多物理場(chǎng)耦合分析的方法對(duì)典型的PBGA封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性分析。
　　首先，利用熱-結(jié)構(gòu)耦

2、合方法和Engelmaier疲勞模型，對(duì)溫度循環(huán)載荷作用下PBGA的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。在此基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)焊點(diǎn)間距、焊點(diǎn)直徑和焊點(diǎn)高度三個(gè)參數(shù)進(jìn)行參數(shù)敏感度分析。結(jié)果表明，熱循環(huán)作用下PBGA結(jié)構(gòu)最容易失效的位置在焊點(diǎn)處，通過(guò)減少焊點(diǎn)直徑和間距，增大焊點(diǎn)高度有利于提高電子器件的疲勞壽命，從而提高結(jié)構(gòu)的可靠性。
　　為了進(jìn)一步研究焊點(diǎn)處的失效機(jī)理，采用內(nèi)聚力模型法對(duì)焊點(diǎn)/金屬間化合物（Intermeta ll

3、ic compound，IMC）界面的脫層開(kāi)裂進(jìn)行研究。結(jié)果表明：位于最外側(cè)的焊點(diǎn)/IMC界面具有較大的損傷值。脫層開(kāi)裂最先發(fā)生在各個(gè)界面的兩端，隨著熱循環(huán)次數(shù)的增加逐漸沿著界面向里擴(kuò)展。在熱循環(huán)的前幾個(gè)階段，各個(gè)界面的最大損傷值增長(zhǎng)較快，隨著熱循環(huán)的繼續(xù)加載，界面最大損傷值逐漸趨于穩(wěn)定。
　　考慮濕熱耦合的影響，建立熱-濕-結(jié)構(gòu)三場(chǎng)的耦合模型，并對(duì)電子器件在熱-濕-結(jié)構(gòu)三場(chǎng)耦合作用下的失效機(jī)理進(jìn)行分析。結(jié)果表明：芯片在非工作狀態(tài)