铜带缠绕型CCGA的加固工艺参数优化

基于有限元分析理论,针对铜带缠绕型CCGA的加固工艺进行仿真,明确不同工艺参数对器件焊接残余应力的影响规律。以残余应力最小为准则,获取了加固工艺的优选参数组合。使用FP4526型填充胶,在靠近基板端底部灌封填充高度为0.622 mm的固化胶,在起始温度为25℃、升温速率为5℃/min、升温时长为25 min、固化温度为150℃、固化时间为120 min、降温速率为5℃/min的条件下加热,此时产生的最大残余应力是9.497 MPa。

铜带缠绕型焊柱装联结构的植柱工艺参数优化

陶瓷柱栅阵列(Ceramic Column Grid Array,CCGA)封装器件已在航空航天等高可靠性产品中得到了广泛应用,其中铜带缠绕型焊柱因其强度更高、韧性更好的优良性能而备受关注。针对铜带缠绕型CCGA器件的植柱工艺,通过ANSYS数值模拟分析,仿真研究了焊柱尺寸、回流曲线、焊膏厚度等参数对CCGA器件残余应力及变形量的影响,并通过正交试验寻找最佳工艺参数。结果表明,植柱工艺中制备铜带缠绕型CCGA器件的最优工艺组合为焊柱内径0.40 mm、柱高3.81 mm、焊料厚度30.00μm、降温速率2.00℃/s。

超大规模CCGA器件铜带缠绕型焊柱可靠性研究

基于有限元分析软件建立了超大规模铜带缠绕型焊柱CCGA2577器件的三维条状模型,根据应力应变评估铜带缠绕型焊柱的可靠性,并分析了不同尺寸铜带缠绕型焊柱对热疲劳寿命的影响。结果表明:在温度循环加载作用下,当铜带缠绕型焊柱应力的最大位置位于离中心距离最远的焊柱上时,最易发生失效;铜带缠绕型焊柱疲劳失效表现为靠近陶瓷一侧铜带与焊柱接触界面斜向裂纹;铜带缠绕型焊柱长度增加,焊柱抗疲劳寿命随之提高,CCGA器件板级可靠性也随之提高;铜带厚度对铜带缠绕型焊柱抗疲劳寿命的影响较小;铜带宽度对铜带缠绕型焊柱可靠性的影响较为显著,在铜带宽度为0.31μm时,铜带缠绕型焊柱抗疲劳寿命达到最高值。

铜带缠绕型焊柱装联结构的板级热-机械可靠性研究

陶瓷基板与印制电路板之间的热膨胀系数差异较大导致的热失配,和大尺寸、高质量带来的抗振动性能下降,是这类器件板级装联失效的主要原因。针对铜带缠绕型焊柱CCGA板级装联结构在温度循环和随机振动载荷下焊点的失效模式和失效机理进行研究。结果表明,最大应力应变点出现在铜带与焊柱接触界面铜带边缘处,裂纹沿铜带缠绕方向的焊柱横截面向内扩展最终导致开裂。由于铜带和焊柱材料弹性模量性能差异较大,铜带与柱芯接触界面存在应力突变现象,器件长期使用过程中会出现焊柱与铜带剥离进而导致互连失效。铜带材质的选择、铜带与柱芯缠绕质量是影响铜带缠绕型焊柱高可靠应用的关键,铜带与焊柱间良好的冶金互连、铜带间隙充分的焊料填充是有效提高铜带缠绕型焊柱的抗热/机械性能的主要途径。

超大规模CCGA器件板级互联可靠性研究

以超大规模CCGA2577板级互联器件为研究对象,进行了温循过程可靠性模拟仿真和试验分析。首先,讨论了线型Pb90Sn10焊柱和铜带缠绕型Pb90Sn10焊柱阵列的板级互联可靠性及疲劳寿命,指出了两种焊柱下器件的危险失效点和失效模式;然后,结合试验对比验证了仿真模型的准确性,进一步地确认了焊柱直径和长度等参数对CCGA2577板级互联器件疲劳寿命的影响规律,给出了其板级互联可靠性结论;最后,针对超大规模CCGA器件板级互联可靠性设计给出了建议。