收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

BGA封装焊点可靠性及疲劳寿命分析

陈轶龙  
【摘要】:电子信息产品的多功能集成化、便携化、低价格发展趋势必然导致轻、薄、短、小型化的技术需求,使得电子封装技术成为全世界微电子产业中的相对独立、技术竞争激烈的领域。封装过程中焊点自组装的可靠性及焊点的疲劳寿命是封装器件可靠性的重要指标。随着封装尺寸的逐渐减小及封装密度的不断增高,焊点在自组装过程中很难通过肉眼观察。因此,如何能够保证自组装过程的可靠性,提高焊接成品率,保证焊点疲劳寿命成为业界研究的重点问题。BGA封装形式作为当前主要封装形式,BGA焊点群的自组装可靠性及疲劳寿命显得尤为重要。本文以此为出发点,研究了BGA封装的可靠性及BGA焊点的受力与疲劳寿命。论文分别对BGA焊点的焊点形态、BGA封装器件的翘曲变形与自组装成品率、BGA焊点的温度残余应力及BGA焊点横截面应力分布、BGA焊点的疲劳寿命四个方面进行了探讨和研究,并对工艺过程提出了一些指导建议。主要工作内容如下:1.基于对液体表面张力及润湿性的分析,实验分析了液体体积对其接触角的影响。其次,根据液滴接触角在固体界面结构突变处及材料不连续处的变化规律,提出了“接触铰”的概念,为后续更加准确地仿真焊点液桥形态提供了基础。考虑体积约束,提出了以张力角?为自变量的Young-Laplace方程,对不同边界条件及不同结构的BGA焊点形态进行了仿真分析,并得到了其3D仿真形态。同时,得到了表征焊点承载力与液桥间距关系的液桥刚度曲线。考虑焊点体积不可避免的制造误差,求解得到不同体积焊点的液桥刚度曲线族,为后续自组装可靠性分析提供了基础。2.基于层合板弯曲理论,建立由封装树脂、Si芯片和陶瓷基板组成的三层板模型,对BGA封装器件进行了自由约束下的温度翘曲变形分析,得到了器件随温度变化的翘曲变形规律。考虑焊点体积不可避免的制造误差及焊点位置的随机性,结合焊点液桥刚度曲线库,对器件进行自组装分析,得到了判断焊点断路和短路的准则。通过对大量相同器件进行自组装分析,可以得到该工艺类型下器件的自组装成品率。通过改变焊点体积偏差率及焊盘直径,得到了焊点体积偏差率及焊盘直径对器件自组装成品率的影响规律,对生产工艺有一定的指导作用。最后,考虑当前封装器件的发展方向,对0.35mm和0.3mm节距封装器件的焊点体积均值及焊盘直径的匹配关系进行了仿真分析,得到了能够满足当前封装器件结构的工艺参数匹配值。对封装器件未来的发展提供了借鉴作用,也为封装器件的工艺参数设计提供了指导作用。3.将BGA焊点视为变截面杆结构,分析了BGA焊点的服役过程中的温度残余应力。考虑器件温度翘曲变形及各层材料的热膨胀变形,仿真分析了位于器件不同位置的BGA焊点的温度残余正应力及温度残余剪应力。并讨论了树脂材料及PCB厚度对BGA焊点温度残余应力的影响,为工艺设计提供一定指导作用。建立了BGA焊点圆截面圆弧裂纹模型,分析了BGA焊点横截面的正应力及剪应力分布。对不同截面形状及不同裂纹形状的焊点进行了主应力方向角及裂纹尖端附近最大名义应力随裂纹扩展的变化规律进行了仿真分析,得出了焊点横截面形状及裂纹形状对焊点疲劳寿命影响的影响。4.对BGA焊点的疲劳寿命进行了分析。基于Paris疲劳寿命经验公式,建立BGA焊点圆域扁平圆弧形片状边缘裂纹的扩展模型,进行BGA焊点疲劳寿命预测。得到在工艺允许的情况下应该尽可能的降低树脂材料及PCB的厚度,以增长BGA焊点的疲劳寿命的结论。另一方面,设计制作了力控制疲劳加速试验机,设计制作综合测试试件,针对中兴通讯提供的产品,测试其焊点断面位置及进行寿命分析。给出了判断焊点断面位置的方法,得到了与仿真结果较为一致的疲劳寿命结果。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 孙海涛;王臣;熊冬庆;王庆;房永刚;张跃;孙造占;;压水堆核电站冷却剂环境对核设备材料疲劳寿命的影响[J];核科学与工程;2014年04期
2 黄威;谢晋镇;;塔式起重机结构疲劳寿命的研究[J];科学家;2017年05期
3 王放;陈志谦;吕世金;;金属基复合材料热机械疲劳寿命影响参数研究[J];船舶力学;2010年07期
4 么亮;冯蕴雯;;三参数威布尔分布疲劳寿命分散系数确定方法[J];科学技术与工程;2009年06期
5 王春民;;既有铁路钢板梁桥剩余疲劳寿命评估研究[J];西部探矿工程;2008年03期
6 汤清洪;王兴贵;马吉胜;陈明;;自行火炮履带板多载荷疲劳寿命仿真[J];计算机仿真;2007年01期
7 许湘;黄建文;宋顺成;;厚壁园管疲劳寿命的数值计算[J];科协论坛(下半月);2007年07期
8 张永乾,张崇高,段天慧;孔隙对陶瓷球接触疲劳寿命的影响分析[J];陶瓷学报;2002年02期
9 王威,王文,陈子辰;汽车设计中的疲劳寿命估计方法及其最新发展[J];机电工程;1999年05期
10 冯振宇,诸德培,林富甲;随机载荷下疲劳寿命的估算[J];机械科学与技术;1996年06期
11 王彦才;;疲劳寿命传感器[J];测试技术学报;1996年02期
12 韩玉梅,韩恩厚,柯伟;多级载荷作用下的疲劳寿命可靠性计算方法[J];金属学报;1994年04期
13 王凤芝;苑秀霞;;LC4铝合金疲劳寿命的研究[J];轻合金加工技术;1987年09期
14 全燕鸣;;具有更长疲劳寿命的滚珠轴承钢[J];钢铁研究;1987年04期
15 王栓柱;王兴国;崔遂玲;;环境介质对GH36合金低循环疲劳寿命的影响[J];金属学报;1987年01期
16 王成国;王世清;乔毅南;;淬火油温度对零件接触疲劳寿命的影响[J];金属热处理;1987年08期
17 傅惠民,高镇同;二维疲劳强度分布函数[J];航空学报;1988年S1期
18 鹿振友;断裂力学在木材加工上的应用[J];北京林业大学学报;1988年03期
19 童小燕,王德俊,徐灏;疲劳失效中的循环滞回能[J];东北工学院学报;1988年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭经纬;徐新生;周震寰;;一种延长含裂纹薄壁结构疲劳寿命的新方法[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
2 胡明清;宇慧平;刘跃华;;超高强钢焊点疲劳寿命影响因素的数值分析[A];北京力学会第21届学术年会暨北京振动工程学会第22届学术年会论文集[C];2015年
3 李宴宾;张茂;;载荷加重对疲劳寿命分散系数的影响研究[A];第24届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2015年
4 乔扬;陈海波;;高频噪声激励的结构声振疲劳寿命预报[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
5 杨德林;张铮;;应力释放孔对疲劳寿命的影响[A];北京力学会第二十二届学术年会会议论文集[C];2016年
6 张伟;卢芳云;杨凯;魏东;;飞机结构损伤光固化复合材料疲劳寿命研究[A];第四届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2006年
7 陈群志;刘小冬;张蕾;王春斌;;典型飞机结构腐蚀修理前后疲劳寿命研究[A];2008全国MTS断裂测试研讨会论文集[C];2008年
8 王雷;徐兴平;张辛;;海底管线悬空疲劳寿命研究[A];中国钢结构协会海洋钢结构分会2010年学术会议暨第六届理事会第三次会议论文集[C];2010年
9 王瑞杰;尚德广;刘泓滨;;两级加载下两点拉剪点焊接头的损伤[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
10 陈梦成;温清清;;腐蚀时间、温度和应力水平对钢材疲劳寿命的影响研究[A];中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会论文集(A)[C];2017年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈轶龙;BGA封装焊点可靠性及疲劳寿命分析[D];西安电子科技大学;2016年
2 崔闯;基于应变能的钢桥面板与纵肋连接细节疲劳寿命评估方法及其可靠度研究[D];西南交通大学;2018年
3 刘志成;不同载荷模式下焊接结构疲劳寿命评估方法的研究[D];湖南大学;2017年
4 亓海全;20CrMnTi钢成分优化对组织及接触疲劳寿命的影响研究[D];昆明理工大学;2010年
5 王翔;48MnV退役曲轴剩余疲劳寿命测评技术研究[D];上海交通大学;2011年
6 翟建明;金属材料经硫化氢腐蚀后的疲劳可靠性研究[D];北京工业大学;2013年
7 罗明军;汽车后扭力梁振动疲劳数值分析与研究[D];南昌大学;2014年
8 张正伟;搅拌摩擦焊接构件残余状态和疲劳寿命研究[D];大连理工大学;2014年
9 奚蔚;缺口件疲劳寿命分布及参数敏度分析[D];南京航空航天大学;2012年
10 刘建涛;薄壁结构响应特性有限元数值模拟和疲劳寿命预测方法研究[D];电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董龙;某航空无刷直流电机轴承疲劳寿命的研究[D];贵州大学;2018年
2 侯晓丹;撕裂型点焊件的非线性累积疲劳损伤与寿命预测[D];昆明理工大学;2018年
3 来亚南;基于仿真分析的C_(80B)型车动态车钩力研究[D];大连交通大学;2016年
4 何川;基于虚拟裂纹闭合技术的轮胎疲劳寿命仿真研究[D];华南理工大学;2018年
5 李潇潇;动车水箱焊缝随机振动疲劳寿命仿真研究[D];山东大学;2018年
6 耿春丽;螺杆泵定子橡胶疲劳寿命模拟试验研究[D];东北石油大学;2018年
7 叶青;轨道交通用6005A合金挤压型材的疲劳性能研究[D];江西理工大学;2018年
8 刘强;不确定性下轮盘弹塑性随机有限元与结构可靠性分析[D];电子科技大学;2018年
9 朱义名;跨座式单轨车体载荷反演及疲劳寿命预测[D];西南交通大学;2018年
10 孙胜洁;铆钉孔边裂纹对2024铝合金板材力学性能的影响[D];中国民航大学;2018年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 于治民;球化碳化物对轴承钢疲劳寿命的作用[N];世界金属导报;2013年
2 李英 蔡燮鳌 周群;我国特殊钢发展历程与方向[N];世界金属导报;2015年
3 慧子;减振器用高疲劳寿命铁系合金的开发[N];世界金属导报;2016年
4 虞明全;连铸与模铸轴承钢的冶金质量及其接触疲劳寿命比较[N];世界金属导报;2000年
5 郭汉杰;高速铁路轨道用钢关键问题分析[N];世界金属导报;2015年
6 深圳特区报记者 王付永;几十年来,有人花钱满足我的设计“嗜好”[N];深圳特区报;2011年
7 邵立勤;大力发展和应用现代轨道交通关键材料[N];科技日报;2003年
8 崔影;锰系磷化涂层提高钢丝绳疲劳寿命原理分析[N];世界金属导报;2015年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978