CSP板級(jí)封裝在跌落沖擊載荷下的可靠性研究.pdf

1、半導(dǎo)體技術(shù)的高集成度發(fā)展和電子設(shè)備的小型化、多功能化發(fā)展對(duì)電子封裝提出了更高的要求，促使電子封裝逐步走向高密度化，主要體現(xiàn)在器件封裝焊料微互連的面陣列、多引腳、細(xì)間距和小尺寸。細(xì)小的焊料微互連的可靠性問題成為高密度器件封裝廣泛應(yīng)用的瓶頸之一。焊料微互連的抗沖擊性能是衡量其可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)。進(jìn)入21世紀(jì)，由于環(huán)境保護(hù)的要求，錫鉛焊料將逐步被無鉛焊料所取代。因此，無鉛焊料微互連在跌落沖擊載荷下可靠性研究具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，是目前電子

2、封裝領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。本文以芯片尺寸封裝為研究對(duì)象，采取理論分析、有限元仿真以及實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，首先進(jìn)行了板級(jí)封裝的模態(tài)分析，其次研究了在跌落沖擊載荷下的線路板的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、芯片尺寸封裝焊料微互連的斷裂特性、微互連的失效模式與機(jī)理，最后分析了熱周期載荷對(duì)無鉛焊料微互連抗沖擊性能的影響?；诒“逭駝?dòng)理論，采用梁函數(shù)組合方法對(duì)兩對(duì)邊自由支撐另兩對(duì)邊固定支撐板級(jí)封裝的模態(tài)振型及模態(tài)頻率進(jìn)行求解；建立了板級(jí)封裝的三維有限元模型并進(jìn)行模態(tài)分析。

3、采用電視激光全息干涉技術(shù)進(jìn)行板級(jí)封裝的模態(tài)實(shí)驗(yàn)。比較了理論方法、有限元方法和實(shí)驗(yàn)方法得到的模態(tài)頻率，并計(jì)算了理論方法和有限元方法求得的模態(tài)振型之間的模態(tài)置信準(zhǔn)則值。結(jié)果表明理論分析方法是正確的，有限元模型和模態(tài)實(shí)驗(yàn)方法也是可行的。為板級(jí)封裝動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析和焊料微互連應(yīng)力分析提供了基礎(chǔ)。焊料微互連的可靠性與板級(jí)封裝的動(dòng)態(tài)響應(yīng)密切相關(guān)，采用模態(tài)疊加方法對(duì)板級(jí)封裝在跌落沖擊載荷下時(shí)間域的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行分析，并與有限元結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，對(duì)時(shí)間

4、域的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行快速傅立葉變換，研究板級(jí)封裝在頻率域的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；簡(jiǎn)化線路板為純彎曲梁，建立線路板的應(yīng)變響應(yīng)與力矩響應(yīng)之間的關(guān)系，根據(jù)力矩響應(yīng)并采用有限元方法對(duì)由于線路板彎曲引起的焊料微互連應(yīng)力進(jìn)行分析；采用剖樣實(shí)驗(yàn)和染色實(shí)驗(yàn)對(duì)無鉛焊料微互連的失效機(jī)理進(jìn)行分析。針對(duì)焊料微互連的細(xì)小，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)方法難以測(cè)量其斷裂參數(shù)，基于板級(jí)封裝動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析結(jié)果，采用界面斷裂力學(xué)理論和有限元仿真相結(jié)合的方法對(duì)焊料微互連的裂紋參數(shù)進(jìn)行分析。對(duì)基于裂紋張開位移