BGA焊點在不同加載方式下的力學(xué)行為研究.pdf

1、焊點的可靠性對封裝器件的壽命至關(guān)重要?！?0％以上的電子器件失效是由焊點失效引起的[1]”焊點作為封裝器件中重要的組成部位，焊點的可靠性決定了封裝器件功能的實現(xiàn)。
　　隨著無鉛化研究的不斷深入和 SMT（表面貼裝技術(shù)，Surface Mounted Technology）的不斷發(fā)展，新型無鉛釬料要求在綜合性能上（如力學(xué)行為、焊接性及焊點可靠性等）與63Sn37Pb共晶釬料能媲美，甚至超越63Sn37Pb以應(yīng)對在各種惡劣環(huán)境中服役的

2、電子封裝產(chǎn)品對長期穩(wěn)定運行的可靠性的要求。其中對焊點力學(xué)行為分析及研究尤為重要。目前 BGA焊點在不同加載方式下的可靠性的研究主要是針對溫度循環(huán)、振動沖擊，如熱循環(huán)試驗、跌落試驗、振動試驗等，而對無鉛 BGA單個焊點本身的循環(huán)、分級、循環(huán)分級行為研究還少見報道。本文將采用統(tǒng)一的冪指數(shù)蠕變本構(gòu)方程描述焊點的應(yīng)力應(yīng)變行為對BGA焊點在承受循環(huán)、分級、循環(huán)分級載荷的機械外載過程進行有限元模擬，預(yù)測焊點失效的位置，分析應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律，并討論了不同

3、加載對BGA焊點力學(xué)行為的影響，本研究對微電子封裝 BGA焊點可靠性評價提供一定理論依據(jù)。
　　本文對Sn-3.0Ag-0.5Cu BGA焊點不同加載方式下的加載過程進行數(shù)值模擬。研究不同加載方式對BGA焊點力學(xué)行為的影響。研究結(jié)果表明：在不同加載方式下焊點的易失效位置是相同的，應(yīng)力集中區(qū)域為受力一側(cè)下IMC處；塑性應(yīng)變最大的區(qū)域位于不受力一側(cè)上球頸處；單個互連 BGA焊點在承受循環(huán)載荷時受力一側(cè)下 IMC處殘余應(yīng)力最大，該處最容

4、易導(dǎo)致裂紋擴展失穩(wěn)；焊點在承受循環(huán)分級載荷時，不受力一側(cè)上球頸處產(chǎn)生的塑性變形最大，該處最易因局部塑性應(yīng)變集中產(chǎn)生疲勞裂紋。
　　對焊點分級力學(xué)行為的研究表明：隨著峰值載荷的增加，塑性應(yīng)變成為焊點失效的主要因素；隨著加載速率的增加，等效塑性應(yīng)變區(qū)域由中心向兩側(cè)頸部驟減，應(yīng)力分布規(guī)律基本不變，應(yīng)力的累積成為焊點失效的主導(dǎo)因素；隨著載荷步數(shù)的增加，焊點由于塑性應(yīng)變集中產(chǎn)生裂紋的可能性增加。
　　對焊點循環(huán)行為的研究表明：隨著峰值