熱—振動復合加載下基于ILDSA芯片焊點的壽命研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的日益發(fā)展和科學技術的進步,電子工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展,電子產(chǎn)品已經(jīng)滲透到諸如消費類電子、汽車電子、武器裝備和航空電子等眾多的應用領域。但是,電子器件在生產(chǎn)、儲存、運輸和使用的過程中,不可避免地要受到振動、沖擊、溫度循環(huán)和復合加載等影響。因此,電子產(chǎn)品的可靠性研究顯得非常地迫切和必要。本文采用有限元模擬和實驗相結合的方法,對復合加載下芯片組件的可靠性進行了深入的研究。
　　 采用有限元和線性擬合的方法,研究了焊點變形與

2、印刷電路板變形之間的映射關系,基于這種映射關系可以近似地描述焊點的變形情況。提出了一種改進的線性損傷疊加法(Improved Linear Damage Superposition Approach,ILDSA),并在熱-振動復合加載下,對高密度封裝芯片組件的焊點壽命進行研究。結果表明:焊點壽命在同一溫度下可根據(jù)振動幅值的大小分為三個區(qū)域:在區(qū)域I內(低振幅振動區(qū))焊點壽命受蠕變損傷的影響較大:在區(qū)域Ⅱ內(振動溫度耦合區(qū))溫度和振動加載

3、的相互影響現(xiàn)象最為明顯;在區(qū)域Ⅲ內(高振幅振動區(qū))焊點受疲勞損傷的影響較大。該方法很好地解釋了有關文獻中出現(xiàn)的在低振幅振動和溫度復合加載下計算和實驗不吻合的現(xiàn)象。
　　 為了研究不同高密度封裝器件在熱.振動復合加載下的特性,采用對稱分布的形式,設計制作了含無鉛CSP芯片(ChipScale Package)和含鉛BGA芯片(Ball Grid Array)的樣品,進行了溫度循環(huán)和振動復合加載下的疲勞壽命實驗,實驗結果相對于理論計

4、算結果的誤差為17.27%,實驗結果證實了本文中提出的壽命計算方法具有一定的正確性和理論參考價值,同時也間接的證明了所構建的焊點變形與印刷電路板變形之間的映射關系的正確性。實驗結果和理論結果具有一定的誤差,其主要原因是:理論計算忽略了加載的頻率和波形的因素對疲勞壽命的影響;理論計算在計算高溫非比例多軸加載時忽略了加載順序和附加硬化的影響;Miner線性損傷疊加法計算結果受到較高應變量的影響。
　　 對如何表征溫度循環(huán)加載和振動加