PBGA中环氧模塑封装材料的热力学应力分析

本文采用有限元模拟的方法,对塑封焊球栅阵列PBGA的再回流焊接过程及其后的热循环进行了仿真,其中环氧模塑封装材料EMC采用了粘弹性和线弹性两种材料模式。仿真中主要对EMC再回流焊接过程产生的残余应力和热循环载荷下的热应力／应变进行了分析;也讨论了EMC材料模式对应力值的影响。结果表明:线弹性模式的EMC的应力值明显高于粘弹性模式的;在热循环载荷下EMC中应力水平并不高,但开裂应变却非常高,因此在EMC中很可能引发疲劳裂纹。

环氧模塑封装材料的疲劳性能研究

采用疲劳实验系统对环氧模塑封装材料(EMC)的热机械疲劳性能进行了测试,并采用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口进行了分析。结果表明,实验温度越高,试样所承受的应力水平越大,其疲劳寿命就越低;实验温度较低时,EMC在疲劳失效前没有出现应变突然增加的现象,随着实验温度的升高,一定循环内应变幅值增加得较快,而且单一循环内,温度越高应变幅值增加越大,疲劳失效也越快;EMC的疲劳断口分析表明,硅颗粒与环氧基质间的分层、环氧基质间的开裂、硅颗粒本身的开裂是其疲劳失效的主要形式,其中,高温情况下的最主要疲劳失效为硅颗粒与环氧基质间的分层。

PBGA固化后产生翘曲的有限元模拟分析

由于PBGA器件中各材料热膨胀系数有差异,固化后易产生翘曲变形。采用有限元模拟法对PBGA器件的EMC封装固化和后固化过程进行了分析。结果表明:固化过程是影响翘曲的关键过程,残余应力增加,翘曲变形有所增加。如固化后最大残余应力为95.24MPa,翘曲位移为0.1562mm;后固化以后最大残余应力为110.3MPa,翘曲位移为0.1674mm,翘曲位移增加值仅为0.0112mm。适当增加硅粉填充剂的含量,可以减小固化工艺后的翘曲变形。