不同锡膏量对QFP焊点热循环的可靠性分析

在SMT制程中,钢网模板开口尺寸决定了锡膏量的多少,而锡膏量对最终焊点的形态和连接质量有最直接的影响。以锡膏量为研究对象,用有限元分析方法对QFP引脚的三种不同钢网模板开口尺寸(对应不同锡膏量)所焊接的QFP焊点进行仿真,在施加温度循环载荷的情况下,比较这三种锡膏量所焊接焊点的可靠性,最终得出最优化的QFP引脚模板开口尺寸并应用到产品中,再通过试验验证仿真的正确性,研究结果为QFP器件在SMT焊接中钢网模板开口尺寸设计提供了理论指导。

电子设备耦合刚度对QFP器件振动可靠性的影响

电子设备内部模块间的互连耦合刚度对其动力学特性影响较大,首先研究了电子设备互连耦合状态下的隔振理论;然后以某电子设备中四角扁平封装(quad flat package,QFP)器件振动试验后引线断裂问题为例,开展了不同耦合状态下的理论分析,并通过有限元模态分析验证了该隔振理论的适用性;最后分析了QFP器件的振动响应,并基于Palmgren-Miner累积损伤理论,计算了不同耦合状态下的器件引线疲劳寿命,分析结果与产品环境试验符合性很好。

QFP器件半导体激光钎焊焊点力学性能和显微组织

采用半导体激光软钎焊和红外再流焊方法对QFP32和QFP48两种不同结构尺寸的器件引线进行了钎焊性试验,针对使用Sn-Pb和Sn-Ag-Cu两种不同成分钎料所得到的QFP器件焊点,采用微焊点强度测试仪研究了其抗拉强度的分布规律,并采用扫描电子显微镜分析了焊点断口的显微组织特征。结果表明,同种QFP器件焊点的抗拉强度,半导体激光软钎焊焊点明显高于红外再流焊焊点抗拉强度,QFP48器件焊点抗拉强度明显高于QFP32器件焊点的抗拉强度。半导体激光焊QFP器件焊点的断裂方式为韧性断裂,红外再流焊焊点断裂方式兼有脆性断裂和韧性断裂的特征。

QFP芯片外观视觉检测系统及检测方法

基于QFP芯片的管脚外观检测的需要,开发了基于机器视觉的QFP芯片外观检测系统,并简要介绍了该系统的硬件系统和软件系统。为实现管脚外观检测要求,采用Canny算子边缘检测算法针对QFP管脚的图像进行处理,着重论述了管脚栈高的检测方法及基于三点法的管脚共面度的检测方法。测试结果表明,该外观检测系统能达到在线生产的工艺要求。

QFP结构微焊点强度的试验

采用微焊点强度测试仪(STR-1000型)测试了方形扁平式封装器件(QFP)的抗拉强度,并对不同间距、不同钎料成分的QFP和SOP结构焊点进行了比较。研究结果表明,在相同的钎料成分下,焊脚间距越大,所需的抗拉力越大,抗拉强度越高;共晶钎料QFP焊点的抗拉强度比纯铅的抗拉强度低,QFP焊点的结合强度比钎料自身的抗拉强度高。

基于QFP技术的高频集成电路封装设计

通过对标准QFP引线框架的改造,实现了一种高频集成电路芯片的封装设计。介绍了利用电磁场仿真软件进行封装的3D建模,并提取封装结构的模型参数,进行信号完整性分析的方法。实例验证表明,此方法以较低的封装成本,较好地减少了长键合线及框架引脚对高频信号的影响,在现有的封装技术基础上提供了实现高频/高速集成电路封装的新思路。

QFP焊点形态预测及可靠性分析

本文根据液态焊料润湿理论和最小能量原理对QFP焊点的几何形态进行了预测。采用统一型粘塑性Anand本构方程描述焊点的粘塑性力学行为,通过非线性有限元方法研究焊点在热循环作用下的应力应变关系,基于疲劳寿命预测公式对焊点的热疲劳寿命进行预测。

QFP器件微焊点可靠性分析

通过数值模拟对QFP焊点力学性能的影响规律进行了研究,高密度化引线以及使用无铅钎料时焊点的等效应力较小.结果表明,引线数的增加以及钎料的无铅化显著提高了焊点抗拉强度,激光再流焊比红外再流焊的抗拉强度的提高了25%左右.锡铅钎料QFP断口表面晶粒较粗大,而无铅钎料的QFP断口处晶粒较细,红外再流焊加热方式下形成的焊点断口有大小不等的韧窝存在,断裂方式兼有脆性断裂和韧性断裂的特征,而激光加热方式下焊点的断口呈现均匀的韧窝形貌,断裂方式属于韧性断裂.实际焊接试验结果与理论模拟结果相吻合.

基于区域生长法的QFP芯片引脚缺陷检测算法

为降低贴片机的废品率,提出了基于机器视觉的小型方块平面封装(quad flat package,QFP)芯片引脚缺陷检测算法,以在贴装前对芯片的引脚进行质量检测。利用区域生长法获取引脚的总数及各个引脚主体部分的形心坐标及面积。通过与实际引脚总数进行对比,判断是否存在引脚缺失的缺陷,并和实际引脚的间距、面积的设定值进行对比,当测定值超过设定值一定范围时,认为该芯片存在引脚位置偏移以及高度偏移等缺陷,从而吸取新的芯片进行判断,实现持续自动的测试。测试结果表明,该方法具有检测速度快、误检率低的优点,可以较好地满足生产工艺要求。

无铅QFP金属间化合物层的高温可靠性研究

QFP封装由于具有良好的电和热性能、体积小、质量轻,在电子产品中被越来越广泛地推广和应用。针对混装工艺中的无铅QFP的可靠性,开展了高温存储、高压蒸煮和高温高湿试验,分别考察不同条件下金属间化合物层厚和结构的变化及其对剪切强度的影响。

QFP引脚锡须在高温条件中的生长研究

通过扫描电镜(SEM)观察并研究了不同高温实验环境条件中QFP引脚纯锡镀层上锡须的形成与长大。结果显示,四种高温环境试验中,只有温度循环试验后QFP引脚纯锡镀层上的锡须数量显著增加,其他测试只使锡须的平均长度增加。这是因为锡须形成的主要成因是温度循环中不同材料之间的热失配引起的界面破裂和内应力,锡须长大的主要成因是由于界面氧化程度的提高。

热风返修台拆除QFP和FP及3D类器件工艺研究

热风返修台采用非接触热风对流热传递方式,加热系统包括底部加热、顶部加热和局部加热,适于表贴器件返修;目前,QFP、FP和3D类器件返修多采用热风枪加热,待引腿焊点融化后,将器件取下,手工焊接替换器件。使用热风枪加热拆除器件效率低,热量不易控制。通过探索,适当的工艺条件下,热风返修台可以高效拆除QFP、FP和3D类表贴器件,同时不会对周围器件、焊盘及印制板造成损伤。

航天产品新型QFP器件高可靠性返修

QFP器件在电子产品中使用非常广泛,首先对QFP器件进行了简介,在分析QFP器件特点的基础上,针对底部有大面积接地的新型QFP器件和航天产品高可靠性要求的特点,提出了此类QFP器件的返修工艺难点;列举出了两种返修方案,并根据实际情况加以分析和比较从而选择其中更为合适的一种方案,然后通过实验确定返修过程中所需的温度曲线,提高了返修的可靠性,最后详细说明了利用3592返修工作站对底部大面积接地的QFP器件返修过程。

QFP结构焊缝界面端的热应力分析

应力集中是微小裂纹产生的关键因素,为进一步研究QFP结构界面端开裂的起因,文章借助有限元软件ABAQUS6.9和奇异应力场的解析解,考虑材料的属性和结构尺寸,确定了异质双材料界面端附近的应力分布,并对应力分布的影响因素进行了分析,得到了影响应力强度因子的多个因素.模拟计算结果表明,材料的弹性模量、泊松比和材料热膨胀系数等均对应力强度因子均有影响,适当的做出调整可以使界面端呈现良好的热应力状态;通过确定应力强度因子KⅠ、KⅡ和应力奇异性指数λ,可以预测潜在的界面开裂情况。

基于ANSYS Workbench的电子封装QFP热分析

电子产品在工作过程中会产生大量的热,可靠的热分析在电子产品设计中必不可少。运用ANSYS Workbench对电子封装QFP结构进行热分析,得到电子封装系统的温度云图,并提出了提高QFP散热率的方法。

基于波峰焊接的QFP和DIP焊盘的DFM研究

虽然表面安装技术已经在电子产品中占据90%的席位,但传统的波峰焊接技术在相当长的一段时间内仍会保持使用。主要研究波峰焊接工艺,重点在难度较大的1.27 mm细间距单排插针、QFP 0.5 mm间距元件的波峰焊接技术。通过对这两种元件进行特殊的焊盘设计,采用常规的波峰焊接工艺参数,以及特殊涂覆工艺相结合,对实验板进行波峰焊接,得到预期的结果。通过实验得到0.5 mm间距QFP的焊盘最佳设计,1.27 mm细间距单排插针波峰焊接的焊盘最优设计,以及表面安装元件在进行波峰焊接中,需要专门的波峰焊接的焊盘设计等结论。

QFP封装元器件抗振性能分析及加固

QFP封装的元器件被广泛的应用于机载电子设备中,而元器件手册中并不提供其能够承受的振动量值。文中以第四强度理论及米勒损伤累积理论为基础,以管腿材料的物理特性为判据,对元器件抗振性能进行分析。在寿命余量较小的情况下,采取加固方案并进行了热疲劳分析和振动强度分析,提高元器件的使用寿命。

QFP器件激光软钎焊温度场的建模与仿真

为了解决不同工艺参数组合下激光焊接 QFP器件后其器件的温度场分布问题,选取激光焊接有效功率、时间和光斑面积3个工艺参数,采用有限元软件 ANSYS,对特定 QFP 器件激光软钎焊温度场的分布进行模拟。仿真结果表明：激光焊接有效功率、光斑面积与焊点处的最高温度几乎为线性关系,焊接时间与焊点处的最高温度为正相关关系,且切线斜率逐渐减小；当焊接有效功率为1-4 W,焊接时间为1-2 s,光斑面积为0.03-0.11 mm2,封装体、印制板、焊点温度最高分别可达240、350、510℃。仿真结果为激光软钎焊工艺参数的预选提供参考,并为相关产品激光软钎焊的综合参数优化打下基础。

QFP组件的优化模拟及焊点热疲劳寿命的预测

采用有限元方法研究了方形扁平式封装QFP(quadflatpackage)组件的优化模拟及引线宽度与间距对焊点疲劳寿命的影响规律。结果表明,在QFP64组件的所有焊点中,最外侧焊点的正前面存在最大应变值,易产生裂纹,发生疲劳破坏,为组件的最脆弱部位。QFP引线间距固定时,随着引线宽度的增加,焊点等效应变值逐渐增加,焊点可靠性降低,热疲劳寿命降低;QFP引线宽度固定时,随着引线间距的增加,存在一个焊点热疲劳寿命最大值;所选取的计算模型中,当引线宽度为0.15mm,引线间距为0.45mm时,焊点可靠性最高,组件具有最长的疲劳寿命。