CSP封装Sn-3.5Ag焊点的热疲劳寿命预测

对芯片尺寸封装(CSP)中Sn-3.5Ag无铅焊点在热循环加速载荷下的热疲劳寿命进行了预测.首先利用ANSYS软件建立CSP封装的三维有限元对称模型,运用Anand本构模型描述Sn-3.5Ag无铅焊点的粘塑性材料特性;通过有限元模拟的方法分析了封装结构在热循环载荷下的变形及焊点的应力应变行为,并结合Darveaux疲劳寿命模型预测了无铅焊点的热疲劳寿命.     

基于Anand模型的BGA封装热冲击循环分析及焊点疲劳寿命预测

BGA封装在电子元器件中的互连、信息传输等方面起着重要作用,研究封装元件的可靠性以及内部焊点在高温、高湿、高压等极限条件下的稳定性显得尤为重要。基于Anand模型分析了封装元件在热冲击下的塑性变形和应力分布,同时对不同空间位置焊点的最大应力与主要失效位置进行了对比,并运用Darveaux模型计算出焊点最危险单元的裂纹萌生、裂纹扩展速率和疲劳寿命。结果表明,在热冲击极限载荷下,封装元件的温度呈现对称分布,表面温度与内部温度差较大,约为15℃;最大变形为0.038 mm,最大变形位置为外侧镀膜处;最大应力为222.18 MPa,内部其余部分的应力值为20 MPa左右。对于内部焊点,最大应力为19.02 MPa (250 s),应力最大位置在锡球下方边缘,预估其疲劳寿命为6.29天。     

LGA焊点可靠性分析及热疲劳寿命预测

针对栅格阵列封装焊点可靠性问题,设计了一种焊料包裹焊盘的倒凹槽焊点,利用有限元分析法和修正的Coffin-Manson寿命预测方程,对其热可靠性进行评估.经仿真和试验验证,初始倒凹槽焊点的热疲劳寿命是1201个周期,为常规焊点的2.08倍.进一步结合田口试验法,以倒凹槽焊点的热疲劳寿命为优化目标,建立L27(39)正交...     

气孔缺陷对同轴电缆焊点热疲劳寿命影响

利用ANSYS软件建立了热循环条件下同轴电缆焊点的三维有限元模型,分析了气孔的大小及位置对焊点在热循环过程中的应力应变分布特征的影响,结合Manson-Coffin方程预测了不同气孔大小及位置对焊点的热疲劳寿命的影响.结果表明:气孔的存在使焊点的热疲劳寿命急剧缩短;相同尺寸的气孔存在于焊点内部时位置的改变对热疲劳寿命影响很小;处于焊点内部的气孔对焊点的疲劳寿命影响要小于靠近表面的气孔;处于焊点根部的气孔对焊点疲劳寿命的影响要远大于其它位置的气孔;气孔越大,对焊点的疲劳寿命影响越大.     

热循环条件下空洞对PBGA焊点热疲劳寿命的影响

球栅阵列(ball grid array, BGA)封装器件的广泛应用使空洞对焊点可靠性的影响成为业界关注的焦点之一.采用非线性有限元分析方法和统一型粘塑性本构方程,以PBGA组装焊点为对象,建立了互连焊点热应变损伤的三维有限元模型,并基于修正的Coffin-Manson方程,分析了在热循环加裁条件下不同位置和大小的空洞对焊点疲劳寿命的影响.研究结果显示,位于原应力集中区的空洞将降低焊点疲劳寿命,基于应变失效机理,焊点裂纹易在该类空洞周围萌生和扩展;位于焊球中心和远离原应力集中区的空洞,在一定程度上可提高焊点的疲劳寿命.     

晶圆级芯片尺寸封装柔性焊点热循环可靠性

建立了晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)柔性无铅焊点三维有限元分析模型,基于该模型对柔性无铅焊点热循环等效应力应变进行了分析,并预测了焊点可靠性寿命。选取第一柔性层厚度、第二柔性层厚度、上焊盘直径和下焊盘直径作为关键因素,采用L16(45)正交设计了16种不同水平组合的柔性无铅焊点,获取了这些焊点的热循环等效应力数据,对等效应力数据进行了极差分析和方差分析。结果表明:在热循环加载条件下,采用柔性层结构方式能有效降低焊点内的等效应力应变;在置信度为90%的情况下,下焊盘直径和第一柔性层厚度对柔性焊点等效应力有显著影响。各因素对焊点等效应力的影响排序为下焊盘直径影响最大,其次是第一柔性层厚度,再次是第二柔性层厚度,最后是上焊盘直径。     

振动载荷下特种设备中电路板级焊点疲劳寿命预测

基于内聚力模型,提出一种用于振动载荷下特种设备中电路板级焊点疲劳寿命预测的介观尺度模型。将单调载荷与振动周期载荷相结合,建立焊点累积损伤参数来表征焊点的剩余疲劳寿命,利用焊点损伤累积率来表征焊点损伤演化规律。以Sn3.0Ag0.5Cu(SAC305)细间距无铅焊点为例分析了模型参数确定方法,并通过振幅为5 mm与10 mm的定频振动试验对模型的预测精度进行了验证,寿命预测结果误差小于10%。由于模型参数为焊点钎料累积塑性应变的固有函数,与焊点尺寸与几何形态无关,通过小样本试验,数据一经确定即可应用于同种钎料不同尺寸焊点在不同振动等级下的疲劳寿命预测,节约了时间与试验成本,该模型能为特种设备中的电子组件提供一种评估板级焊点疲劳寿命的简洁、实用方法。     

BGA焊点在板级跌落实验中的疲劳寿命估计

按照JEDEC标准对板级跌落实验的要求测试了有铅和无铅焊点的球栅阵列封装.用ANSYS软件建立了有限元分析模型,并用ANSYS/LS-DYNA直接求解器计算了典型结点的应力和应变,以及每次跌落时积累在焊点中的平均应变能密度.利用实验和模拟的结果重新计算了Darveaux模型中的常数,将这个模型的应用范围扩展到了跌落环境,并计算了各种条件下焊点的疲劳寿命.     

Low-cycle fatigue prediction model for pb-free solder 96.5Sn-3.5Ag

Low-cycle fatigue (LCF) data of Sn-Ag eutectic solder (96.5Sn-3.5Ag) under various temperatures and frequencies has been described using three different prediction models, i.e., Coffin-Manson model, Smith-Watson-Topper (SWT) model, and Morrow energy model. The LCF behavior represented by the present prediction models showed temperature and frequency dependences, i.e., the fatigue ductility coefficient increased with increasing frequency and decreasing temperature. In order to better correlate the LCF data, a flow stress and/or frequency-dependent modifications were introduced to the Coffin-Manson and Morrow energy models. The frequency-modified Coffin-Manson model could not describe the influence of temperature on LCF behavior, while the flow stress-modified frequency-modified Morrow energy model, into which the metallurgical response (flow stress and frequency) was introduced to account for the effect of temperature and frequency on LCF behavior, gave reasonable predictions of LCF data under various temperatures and frequencies.     

倒装焊SnPb焊点热循环失效和底充胶的影响

采用实验方法 ,确定了倒装焊 Sn Pb焊点的热循环寿命 .采用粘塑性和粘弹性材料模式描述了 Sn Pb焊料和底充胶的力学行为 ,用有限元方法模拟了 Sn Pb焊点在热循环条件下的应力应变过程 .基于计算的塑性应变范围和实验的热循环寿命 ,确定了倒装焊 Sn Pb焊点热循环失效 Coffin- Manson经验方程的材料参数 .研究表明 ,有底充胶倒装焊 Sn Pb焊点的塑性应变范围比无底充胶时明显减小 ,热循环寿命可提高约 2 0倍 ,充胶后的焊点高度对可靠性的影响变得不明显     

CCGA焊柱受力状态下热疲劳寿命的研究

分析了CCGA器件在星载设备中的受力状态。采用非线性有限元分析方法和统一型粘塑性Anand本构方程,以CCGA组件焊柱为对象,建立了焊柱热应变损伤的三维有限元模型,并基于修正的Coffin-Manson方程,分析了力载荷对焊柱热疲劳寿命的影响。研究结果表明,力载荷在热循环条件下虽然对焊柱的应力影响不大,但对焊柱的塑性应变累积有明显的加剧作用,从而使焊柱的热疲劳寿命有显著降低,减少力载荷有利于提高焊柱的热疲劳寿命。     

稀土含量对Sn—Pb—Re钎料SMT焊点热循环性能的影响

本文对不同稀土含量Ｓｎ－Ｐｂ－Ｒｅ钎料系焊点的热循环寿命进行了实验研究，结果表明，钎料中稀土含量为０．０５％－０．５％时，可使焊点的热循环寿命提高到普通Ｓｎ６０Ｐｂ４０钎料的２－３倍以上；     

热循环加载片式元器件带空洞无铅焊点的可靠性

建立了片式元器件带空洞无铅焊点有限元分析模型,研究了热循环加载条件下空洞位置和空洞面积对焊点热疲劳寿命的影响.结果表明:热循环加载条件下空洞位置和空洞面积显著影响焊点热疲劳寿命.空洞位置固定于焊点中部且面积分别为7.065×10-4,1.256×10-3,1.963×10-3和2.826×10-3mm2时,焊点热疲劳寿...     

芯片尺寸封装焊点的可靠性分析与测试

利用ANSYS有限元分析软件,将芯片尺寸封装(CSP)组件简化为了二维模型,并模拟了CSP组件在热循环加栽条件下的应力应变分布;通过模拟发现了组件的结构失效危险点,然后对危险点处的焊点热疲劳寿命进行了预测;最后进行了CSP焊点可靠性测试.结果表明,用薄芯片可提高焊点可靠性.当芯片厚度从0.625 mm减小到0.500 ...     

倒装芯片焊点可靠性的有限元模拟法综述

随着集成电路封装技术的发展,倒装芯片技术得到广泛的应用。由于材料的热膨胀失配,使倒装焊点成为芯片封装中失效率最高的部位,而利用快捷又极具参考价值的有限元模拟法是研究焊点可靠性的重要手段之一。介绍了集成电路芯片焊点可靠性分析的有限元模拟法,概括了利用该方法对芯片焊点进行可靠性评价常见的材料性质和疲劳寿命预测模型。