球柵陣列封裝中回流焊工藝的有限元模擬.pdf

1、在表面貼片工藝(SMT)中，控制好回流焊曲線對于焊球陣列的焊接過程的好壞是有決定性的影響。然而在實際工藝中所測到的回流焊曲線是用熱電偶放在封裝體表面所測到的溫度，不是焊球真正的溫度曲線，因此如果依據(jù)特定的回流爐，從而對回流焊曲線能夠進行直接的預(yù)測是很有價值的。 在本文的研究中，首先通過研究Paragon98的爐體結(jié)構(gòu)，加熱方式和空氣流動，然后以傳熱學(xué)中的射流模型估算得到的對流系數(shù)值來作為有限元模型的邊界條件。再通過實際測量了回流

2、爐內(nèi)的溫度分布和傳送帶的速度，從而得到有限元模型的溫度與時間的邊界條件。最后我們建立了回流焊的有限元模型來模擬兩種不同的封裝體FBA048和FMD073在熱風(fēng)強制對流的回流爐(Paragon98)中的回流焊過程，在我們的有限元模型中還考慮了焊球在熔化與凝固過程中的相變過程。 對于特定的回流爐(Paragon98)，用有限元的方法模擬回流焊是可行的，所以證明我們?nèi)〉倪吔鐥l件說明是合理的。通過模擬分析發(fā)現(xiàn)：對于焊球的Profile與

3、封裝體測溫點的Profile，溫度的偏差主要來源于時間響應(yīng)；實際工藝中的Profile沒有測得相變的影響，但在有限元模型中反映出了相變現(xiàn)象；發(fā)現(xiàn)焊球的布局對于焊球陣列的溫度一致性是有顯著影響的；為了獲得焊球陣列的比較一致的溫度變化，可以將焊球都相對集中在封裝體芯片范圍下方；三種有限元的模型被建立來研究熱傳導(dǎo)機制，可以發(fā)現(xiàn)從封裝體上表面通過封裝體在垂直方向傳熱到焊球是主要的傳熱機制；對于有限元模型中PCB變大的情況，對焊球陣列的溫度分布差