CBGA在循環(huán)載荷下的熱彈塑性分析.pdf

1、電子封裝就是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù)。電子封裝是連接半導(dǎo)體芯片和電子系統(tǒng)的一道橋梁,隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展及其向各行業(yè)的迅速滲透,電子封裝因此在近三十年內(nèi)獲得長(zhǎng)足的進(jìn)步。今日的電子封裝不但要提供芯片保護(hù),同時(shí)還要在一定的成本下滿足不斷增加的性能、可靠性、散熱、功率分配等功能。其可靠性問(wèn)題,即在功率循環(huán)和熱循環(huán)中由于電子元件與基板材料之間存在熱膨脹失配,使焊點(diǎn)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而失效,最終導(dǎo)致焊點(diǎn)失效的問(wèn)題越來(lái)越受到人們

2、的關(guān)注。
　　 本文的主要內(nèi)容是采用雙尺度的理論分析和有限元非線性求解兩種方法,對(duì)帶有底充膠的CBGA電子封裝元件在熱循環(huán)載荷下的力學(xué)行為進(jìn)行了研究。
　　 首先,將均勻化理論和高階逐層離散層板理論相結(jié)合,采用熱彈塑性增量理論,考慮焊料的粘塑性行為,建立了CBGA電子封裝元件熱粘彈塑性非線性力學(xué)分析模型及其雙尺度增量控制方程；
　　 其次,采用瑞利-里茲法,求解了在熱循環(huán)載荷作用下CBGA宏觀、細(xì)觀的雙尺度問(wèn)題的

3、解析解,與數(shù)值分析結(jié)果的對(duì)照,驗(yàn)證了理論分析的正確性,并就加載速率、材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對(duì)焊球應(yīng)力、應(yīng)變行為的影響的進(jìn)行了分析,為CBGA電子封裝元件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了理論參考；
　　 在數(shù)值分析中,利用有限元數(shù)值分析軟件ANSYS軟件,采用3D模型,對(duì)CBGA在熱循環(huán)載荷下的力學(xué)行為進(jìn)行非線性有限元模擬,分析了結(jié)構(gòu)在升溫段、保溫段、降溫段焊球應(yīng)力應(yīng)變的變化情況,最后,通過(guò)各焊球的應(yīng)力應(yīng)變遲滯回線,得出最容易發(fā)生失效的焊球,為進(jìn)