板级跌落碰撞下无铅焊点的可靠性研究

文中引入一块不同于JEDEC标准测试板的圆形测试板,探究板级跌落碰撞下无铅焊点的可靠性.首先做模态试验了解测试板的动力学特性,接着做跌落测试,同时测量板的应变和加速度历程.并用ABAQUS软件进行模拟,模拟焊点在跌落碰撞条件下焊点的应力应变等.结果表明有限元模拟得到的应变、板中心的加速度响应和试验吻合,而且用模拟预测的失效焊点的位置与试验一致.失效模式是靠近封装一侧的金属间化合物(IMC)界面的脆性断裂.

再布线圆片级封装板级跌落可靠性研究

再布线圆片级封装通过对芯片焊区的重新构造以及无源元件的集成可以进一步提升封装密度、降低封装成本。再布线圆片级封装器件广泛应用于便携式设备中,在实际的装载、运输和使用过程中抗冲击可靠性受到高度重视。按照JEDEC标准对再布线圆片级封装样品进行了板级跌落试验,首先分析了器件在基板上不同组装点位的可靠性差异;然后依次探讨了不同节距和焊球尺寸、再布线结构对器件可靠性的影响;最后,对失效样品进行剖面制样,采用数字光学显微进行形貌表征。在此基础上,结合有限元分析对再布线结构和铜凸块结构的圆片级封装的可靠性和失效机理进行深入地阐释。

板级电子封装跌落的失效分析

针对板级TFBGA封装跌落问题的可靠性,建立了JEDEC标准试件的三维有限元模型,采用Input-G方法并综合焊点应变率效应对电子封装结构在跌落冲击下的动态行为以及失效情况开展了研究,并利用内聚力模型模拟得到了结构失效的位置分布,最后比较了不同焊点高度和直径对封装结构抗冲击性能的影响。研究结果表明,跌落冲击波引起的PCB反复弯曲是导致焊球界面失效的根本原因;离PCB中心最远的两个角焊点处的应力值较大,是容易失效的关键焊点,其失效主要发生在角焊点PCB侧的IMC处,是由PCB和封装体的翘曲及变形程度不一致引起的;通过焊点尺寸参数化的研究能够为封装结构的优化设计提供有益的参考。

圆片级封装的板级跌落可靠性研究

圆片级封装(WLP)具有尺寸小、散热性能好、封测成本低等优点,广泛应用于便携式电子产品,其在跌落、碰撞等环境下的可靠性越来越受到重视。将WLP器件组装到PCB基板上,按照JEDEC电子产品板级跌落实验标准进行实验,研究了WLP元件引脚节距、焊球尺寸、PCB焊盘工艺等因素对样品可靠性的影响。对失效样品进行了切片制样,通过金相显微镜、能量色散X射线光谱(EDX)和扫描电子显微镜进行了分析,研究了WLP器件失效机理及其与器件焊球尺寸、节距之间的关系,讨论了底部填充料对WLP封装可靠性的改进作用。

板级电子封装在跌落冲击载荷下的动态响应分析

随着微电子封装密度的提高,板级封装在跌落冲击载荷下的可靠性成为人们关注的焦点。为了更深入地了解板级电子封装在跌落冲击载荷下的动态响应,两对边固定另两对边自由的板级封装被简化为二维多自由度系统,忽略IC器件对系统振动的影响。为提取冲击脉冲特性以便随后的分析,首先通过实验得到板级封装跌落冲击加速度在时间域和频率域的曲线,结果表明冲击脉冲在低于2 000 Hz时具有较高的冲击能。随后采用梁函数组合方法得到板级封装低于2 000 Hz的模态函数。基于模态函数,采用模态组合方法分析了板级封装在JEDEC标准跌落冲击载荷(正弦脉冲,峰值1 500 g,持续时间0.5 m s)下的挠曲响应和加速度响应,最大挠曲约2.2 mm,中心点的加速度响应峰值约2 000g。理论分析结果与有限元分析结果、实验结果进行了对比,具有较好的一致性。同时分析表明板级封装在振动过程中,第一阶模态是主要的。