微波组件模块组装焊点及其可靠性

介绍微波组件的应用及其组装焊接的重要性,提出组装焊接中焊点的特点,并对焊点失效进行详细机理分析,阐述机械应力和热应力对焊点失效的影响,在焊接工艺和焊点设计方面找到抗失效断裂的有效措施,从而保证焊点的质量,提高微波组件的可靠性。     

先进电子封装中焊点可靠性的研究进展

在先进封装中器件小型化的趋势下,焊点所处的服役环境越加苛刻,这对焊点材料提出了更高的可靠性要求.为保证微小尺寸焊点的可靠性,具有较强扩散阻挡能力的铁镍、铁镍磷和镍钴磷等合金作为新型凸点下金属层(Under bump metallization,UBM)应用.同时,微量元素对焊料合金力学性能、润湿性及界面化合物生长的调节...     

SiP器件组装焊点形态预测及其随机振动可靠性仿真研究

针对振动条件下系统级封装(System in Package,SiP)器件的振动可靠性问题,利用ANSYS软件进行随机振动仿真,并对模型进行参数校正从而获得器件的随机振动疲劳寿命.首先,采用Surface Evolver软件对鸥翼形引脚焊点形态进行预测,并将模型数据导入ANSYS中完成模型建立;进行不同载荷量级的正弦振...     

随机振动载荷下混装组件焊点的可靠性分析

选取混装组件进行建模仿真,建模时将混装组件中焊点和引脚等效成一个块状进行简化处理。采用GJB150.16-86中推荐的"第8类随机振动—喷气式飞机振动环境"振动试验条件进行随机振动仿真分析,分析组件的翘曲度、组件应力集中区域(薄弱环节)、组件中器件焊点应力应变分布及危险焊点位置;再运用子模型法建立危险区域焊点精细模型,利用子模型来求解3种不同类型焊点的应力应变值;最后运用Miner疲劳累积损伤理论、三带技术和三参数S-N曲线近似公式进行不同类型焊点寿命估算。研究结果表明:翼形引脚焊点类型抗振强度最低,J型引脚焊点类型其次,BGA类鼓状焊点类型抗振强度最好;BGA类鼓状焊点振动疲劳寿命为14.18h,翼形焊点疲劳寿命为8.54h,J形焊点疲劳寿命为8.96h。     

80Au-20Sn钎料焊点可靠性研究现状与展望

共晶80Au-20Sn钎料在大功率电子及光电子器件封装中作为密封和芯片焊接材料特别具有吸引力,在这些应用中焊点的可靠性对于满足设备长期稳定运行至关重要。简要回顾了钎料焊点可靠性提出的背景,介绍了焊点可靠性的评价方法及当前不同工艺对80Au-20Sn钎料焊点的影响;指出今后其可靠性研究重点主要集中在复杂服役条件下焊接工艺优化、焊点可靠性测试方法、焊点寿命预测模型以及焊点本构模型等方面。     

BGA焊点空洞缺陷的数字形态学检测

空洞缺陷是BGA焊接缺陷中比较常见的一种, 主要由回流焊时产生的气体没有及时排出而导致. X射线无损检测技术可以使空洞缺陷在焊球图像上显示为白色区域供技术人员查看, 但在噪声、不均匀照射、存在与缺陷类似目标的干扰下如何准确地自动提取缺陷一直是个难题. 提出使用Otsu算法分割焊球, 使用数学形态学中的开闭运算、 顶帽变换提取空洞缺陷的技术方案, 实现每个焊点空洞缺陷的准确提取和自动分析. 实验结果表明, 提出的技术方案鲁棒性强, 可应用于BGA焊点的空洞缺陷检测.     

基于无损检测的高分辨率PCB板焊点缺陷检测系统

为了能快速、准确地对BGA封装器件的PCB板上的焊点进行缺陷检测,设计了高分辨率X-射线无损检测的缺陷检测系统.给出了系统的基本工作原理和硬件结构,采用等比例成像的方法求解了获得最高分辨率的距离信息.分析了系统可能存在的噪声源,并设计了去噪算法用于提高图像信噪比.试验采用HAWK-180XI型X-射线源、高速图像采集卡和UNIQ-2000型CCD相机等对BGA封装的PCB板缺陷进行检测,结果显示:系统可以快速有效地获得被测PCB板的图像信息,并给出缺陷的位置、尺寸等特征信息,满足设计要求.     

BGA植球的实验研究与工艺方法

为了节约生产成本,保障生产进度,实现BGA器件的再次利用,文中开展了BGA植球工艺的研究。通过理论分析确立了BGA植球质量的4个关键因素:植球方式、助焊剂、植球钢片、回流温度曲线,并对4个因素进行了一系列对比工艺实验,根据实验结果确立了最佳的工艺参数,形成了较完善的植球工艺。重植球BGA的性能检测表明,重植球BGA芯片二次利用时能正常工作且性能稳定。验证实验结果证实了该植球工艺的可行性,可有效应用于BGA返修中。     

BGA结构无铅微焊点的低周疲劳行为研究

基于塑性应变能密度概念提出微焊点低周疲劳裂纹萌生、扩展和寿命预测模型,阐明其与连续介质损伤力学的联系,评估应力三轴度对预测模型的影响,并通过试验和数值计算相结合的方法确定出微米尺度球栅阵列(Ball grid array,BGA)结构单颗Sn3.0Ag0.5Cu无铅焊点(高度为500～100 μm,焊盘直径为480 μm)疲劳裂纹萌生和扩展模型中的相关常数。研究结果表明,疲劳裂纹萌生和扩展循环数与每个循环所产生的塑性应变能密度均呈幂函数关系;应力三轴度会影响疲劳裂纹扩展速率,并最终影响焊点的疲劳寿命;应力三轴度与加载方式有关,拉伸载荷下焊点的应力应变行为受异种材料界面和封装结构力学约束作用的影响,应力三轴度随焊点高度降低而明显升高;而剪切载荷作用下焊点中的力学约束十分有限,焊点高度变化对应力三轴度的影响非常小;测得的高度为100 μm焊点的疲劳裂纹扩展相关常数可以很好地用于预测其他不同高度焊点的疲劳寿命,表明所提出的预测模型可以有效地减小由几何结构和体积变化造成的塑性应变能集中现象对焊点疲劳寿命的影响。     

SMT焊点疲劳寿命的预估

表面组装工艺的优劣直接影响印制电路板组件的质量及可靠性,进而对整机系统的可靠性能产生决定性影响。特别是,无铅元器件有铅焊料的混装技术较为复杂,相比传统有铅工艺,具有更高的焊接峰值温度和更窄的工艺窗口。其焊点失效主要是由于产品周期性工作导致的温度变化以及外界环境周期性的温度变化,导致产品的互连焊点发生周期性的应力应变作用,引起焊点的热疲劳和蠕变疲劳,进而发生互连失效。为提升电子产品的质量和可靠性,基于PCBA组件的典型工作剖面及装备使用的环境条件,以组件中有高可靠性风险的器件为工艺研究对象,制备了菊花链线路的寿命评估板,设定典型应力水平的温度循环开展试验,并根据加速模型进行外推,预测了焊点寿命数据。     

基于焊点形态分析的小节距BGA焊盘尺寸设计

为了寻找BGA焊点体积、焊盘尺寸及焊点节距之间的最佳匹配关系以提高焊接成品率,研究了焊点形态对焊接高度的影响。通过Runge-Kutta方法求解带体积约束的Young-Laplace方程,仿真分析了特定节距下焊点体积与焊盘尺寸对焊接效果的影响。结果表明,焊点体积的变化会使得整个焊点高度与承载力的关系曲线向左或者向右平移,而焊盘直径则对焊点的最大高度影响更加明显。需要同时改变焊点体积及焊盘直径以得到能够适应相应封装形式的翘曲变形。最后,按照中兴通讯股份有限公司某封装的0.4mm节距BGA的标准,分析了0.35mm节距及0.3mm节距BGA封装下焊点体积与焊盘直径的最佳匹配关系。     

基于自组装成品率的球栅阵列焊点工艺参数分析

为了提高球栅阵列焊点封装器件的自组装成品率,研究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。考虑封装器件的温度翘曲变形、焊点体积的不可避免的制造误差及焊点位置的随机性,分析了器件自组装过程。通过求解不同体积焊点的形态,得到了不同体积焊点的液桥刚度曲线。基于不同体积焊点的液桥刚度曲线,仿真分析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。结果表明,焊点体积偏差率及焊盘直径的减小会增大焊点液桥刚度曲线的公共范围,从而提高器件的自组装成品率。     

BGA焊球视觉检测算法及系统设计

为了实现对BGA焊球的自动检测,建立了自动视觉检测系统。对系统所采用的焊球特征进行提取及缺陷识别,基于高斯混合模型的分类器对检测算法进行研究。根据焊球的形状和尺寸特征设计了焊球缺陷识别和分类算法,并以锡多、锡少和毛刺缺陷为例,分析典型缺陷的识别算法。以焊球形状的圆度和特征区域的面积等特征参数为评价标准,构建二维特征空间。在二维特征空间线性组合的基础上,构建基于高斯混合模型的分类器。构建了训练样本集,并对该分类器进行训练,根据训练结果并结合应用实际修正了模型,并采用测试集对该分类器进行测试验证。实验结果表明,焊球缺陷检测算法的准确度为97.06%,漏判率为0%,检测可靠度为100%。该视觉检测系统满足了工程运用中对识别准确度、稳定性、可靠性等方面的要求。     

基于计算机视觉技术的BGA芯片精准焊接定位的研究

针对BGA芯片的特点,本文介绍一种基于计算机视觉技术的单摄像头双目成像焊接定位系统,本文介绍了单CCD视觉系统的构成及原理,并采用经典算子和利用灰色系统理论对BGA芯片图像进行处理。实验结果证明灰色系统理论是一种有效的、具有可调功能的边缘检测新算法,能够较为准确地检测出有用的边缘信息,具有一定的抗噪声能力,进而有效的提高BGA芯片定位精度。     

基于模糊理论的摆线钢球行星传动接触疲劳强度可靠性研究

基于模糊理论和可靠性设计方法，建立了摆线钢球行星传动模糊可靠性数学模型，推导出其计算公式，并对该传动机构样机进行了接触疲劳强度的模糊可靠度计量。     

钢球磨煤机出口温度软测量方法

针对火电厂制粉系统的钢球磨煤机出口温度难于测量的问题,提出了运用软测量方法测量其温度值的方法,并利用所建模型对系统进行了仿真,仿真结果较好。     

无铅和有铅混装技术研究

提出了无铅、有铅过渡阶段的主要问题——无铅、有铅器件的兼容性和无铅器件、有铅焊料的兼容性问题，以及无铅、有铅混装的2种有效解决方法：1）无铅、有铅兼容性的回流温度测试曲线的优化，既满足无铅器件的焊接，又满足有铅器件的焊接；2）无铅、有铅植球转换，将无铅器件转换为有铅器件，并分别对2种方法进行了相关试验，验证了2种解决方法的可靠性。     

含铋焊料的板级可靠性研究

为确认某型含铋焊料球CBGA的可靠性,并依据焊料特性制定合适的焊接工艺,文章通过对印制板焊点的检查、测试,对比了锡铅焊料、含铋焊料(Sn46Pb46Bi8)的剪切力、合金元素分布、IMC层状态,观察了老化试验前后含铋焊料焊点剪切力、合金元素分布、IMC层状态的变化。研究表明含铋焊料各方面性能与锡铅焊料相当,老化试验后焊点性能未发生严重衰减。文章最后依据Sn46Pb46Bi8焊料特性,修改了CBGA焊盘设计、优化了焊接工艺。