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.

板级GP101芯片的焊点可靠性仿真分析

国产GPU的研制生产尚处于不成熟阶段,因此存在很多问题,尤以焊点热疲劳和随机振动疲劳为主。通过构建国产GP101单板的板级仿真模型,分别在热载荷和随机振动载荷下对GP101芯片上焊点进行可靠性分析。首先,结合已有的数据和资料,对板级模型进行合理的简化,并借助SolidWorks建立装配体模型。之后在ANSYS Workbench中进行有限元分析,对GP101单板分别施加热载荷和随机振动载荷,研究GP101芯片上焊点的应力应变分布情况,并以此确定危险焊点位置,完成危险焊点的寿命预测。本文给出了GP101单板分别在两种载荷下的可靠性评估,并可为其他器件的板级建模和板级仿真提供参考和借鉴。

典型光器件的应用问题及改进措施

光模块的高集成度、小型化、低功耗是产品发展的趋势,其中将DRIVER和TIA集成在一起已经是一些主流光器件厂家的推进方向。目前已经有多个厂家给出了相应的方案,但由于DRIVER和TIA的特殊性,组装应用上的问题随之而生。通过对当前主流厂家的一款DRIVER和TIA集成的光器件进行组装应用方面的研究,发现其应用中的问题,并提出了一些对应的改进方向,以供学习和探讨。

低银无铅焊膏板级封装工艺和焊点可靠性试验

针对低Ag无铅焊膏的市场需求,研究开发了一种适用于99.0Sn0.3Ag0.7Cu低Ag无铅焊膏用松香型无卤素助焊剂(WTO—LF3000),配制了相应的无铅焊膏(WTO—LF3000—SAC0307),并对其板级封装工艺适应性及焊点可靠性进行了考察,用测试后样品的电气可靠性作为接头可靠性评价条件。结果表明:所开发的低Ag无铅焊膏熔点和润湿性符合产品实际要求。配制的焊膏印刷质量良好,焊点切片观察其孔隙率<25%,满足行业标准IPC—A—610D之要求。样品分别经跌落、震动和温度循环试验后,无焊点脱落等现象,电气功能正常。

基于再流焊冷却过程应力分析的板极组件BGA焊点参数优化

建立了板级组件BGA(Ball Grid Array)焊点有限元分析模型,对BGA焊点进行了再流焊冷却过程应力仿真分析,设计并完成了验证性实验以验证仿真分析方法的有效性,分析了焊点结构参数和材料变化对焊点再流焊冷却过程应力应变的影响,采用响应面法建立了焊点应力与结构参数的回归方程,结合遗传算法对焊点结构参数进行了优化.结果表明:实验结果证明了仿真分析的有效性;焊点应力随着焊点高度的增加而增大,随着焊点直径的增加而减小;最优焊点结构参数水平组合为:焊点高度0.44mm、焊点直径0.65mm、焊盘直径0.52mm和焊点间距1.10mm;对该最优焊点仿真验证表明最大应力下降了0.1101MPa.

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。

热循环下集成电路板疲劳寿命预测

利用SOLIDWORKS和ANSYS软件对装有典型封装电子元件的集成电路板进行三维建模和有限元仿真,并采用Anand粘塑模型来描述焊点的力学行为。结果表明:在-55~125℃交变热循环载荷下,位于集成电路板右下方的LVC244A电子元件上的焊点等效塑性应变最大,电路板发生显著变形。同时,利用Manson-Coffin塑性变形模型和Darveaux能量模型计算SAC305和63Sn37Pb两种焊点的热疲劳寿命,通过比对计算结果发现SAC305焊点的热疲劳寿命要远高于63Sn37Pb焊点。证明了无铅焊料SAC305可以应用到电子封装产品当中,为无铅焊料和集成电路板可靠性的研究提高了参考。

板级焊点结构的热疲劳及机械疲劳性能分析

采用实验测试与数值模拟相结合的方法对锡铅钎料和无铅钎料SAC305板级焊点分别在热疲劳和机械疲劳载荷作用下的破坏规律进行比较研究。结果表明:相对于传统锡铅钎料而言,常用无铅钎料(SAC305)焊点结构具有较为优异的抗热疲劳性能,然而其抗机械疲劳性能相对较差。由此,采用有限元方法分析了两种钎料焊点结构在热疲劳和机械疲劳过程中的塑性应变和蠕变应变演变过程,以探讨表面贴装板级焊点结构热疲劳和机械疲劳破坏过程的本质区别。