CSP組件的動態(tài)特性與振動可靠性研究.pdf

1、伴隨著電子設備的發(fā)展,印刷電路板成為電子設備結構中不可缺少的一部分,而PCB板上的電子元器件則是電子設備的核心。電子設備在制造、運輸及使用的過程中難免受到機械振動和沖擊的作用,因此對電子元器件機械可靠性的研究具有極其重大的意義,且對目前最具應用前景的集成電路封裝形式之一CSP封裝的機械可靠性研究變得更為重要。
　　 針對不同結構和材料參數(shù)的芯片集成模式,設計制作了一塊CSP電路板組件樣品,開展了動態(tài)特性、疲勞特性以及基本抗振特性

2、的研究。主要研究工作如下:
　　 利用模態(tài)分析方法研究了CSP組件的動態(tài)特性。采用有限元分析軟件ANSYS中的模態(tài)分析模塊建立了該CSP組件的有限元模型并進行了不同約束條件下的加載計算,在建模過程中考慮到芯片焊點過多,對芯片進行了簡化處理。通過與試驗模態(tài)分析結果相對比,得到了該組件的前五階固有頻率及相應頻率下的模態(tài)振型等模態(tài)參數(shù),同時驗證了所建立的有限元模型是準確的,可作為以后進行疲勞壽命估計和結構優(yōu)化的基礎。
　　 結

3、合試驗測試和理論計算對該CSP組件的振動疲勞特性進行了研究,在研究中通過振動試驗對CSP組件進行了正弦激勵和隨機激勵下的加載,建立了不同激勵下各芯片的疲勞載荷譜,并通過雨流計數(shù)法得到了在不同應力條件下的應變幅和平均值?；诟咧芷趬勖?得到芯片不同應力條件下的疲勞壽命。建立并分析了不同封裝方式、焊點材料、芯片位置以及激勵大小對疲勞壽命影響的S-N曲線。最后,基于三帶技術和疲勞損傷累積理論得到了一種芯片關鍵角端焊點振動疲勞壽命預測的分

4、析方法。
　　 針對該CSP組件的抗振特性,通過試驗對該組件進行了抗振特性測試,測試前設計了封裝芯片振動試驗系統(tǒng),討論了傳感器測試數(shù)據(jù)誤差的處理方法；通過改變振動幅值、振動頻率和封裝芯片的類型得到了芯片系統(tǒng)的基本工作特性變化規(guī)律(力學特性),分析了芯片系統(tǒng)的抗振特性與振動強度、振動頻率以及結構參數(shù)之間非線性特性的變化規(guī)律。研究表明該芯片系統(tǒng)的工作特性具有一定的非線性規(guī)律和良好的設計可控性。
　　 本文的研究結果可作為以后