热循环载荷下POP堆叠焊点应力分析与优化

建立叠层封装(packaging on packaging,POP)堆叠焊点有限元模型,基于ANAND本构方程,分析了热循环载荷下焊点应力分布状态及热疲劳寿命;基于灵敏度法分析了POP封装结构参数对焊点热应力的影响显著性;基于响应面法建立POP堆叠焊点热应力与结构参数的回归方程,并结合粒子群算法对结构参数进行了优化.结果表明,焊点与铜焊盘接触处应力最大,该处会率先产生裂纹,上层焊点高度和下层焊点高度对POP堆叠焊点热应力影响较为显著;最优结构参数水平组合为上层焊点高度0.35 mm、下层焊点高度0.28 mm、中层印刷电路板厚度0.26 mm,优化后上、下两层焊点的最大热应力分别下降了0.816和1.271 MPa,延长了POP堆叠焊点热疲劳寿命.

热循环载荷下POP堆叠电子封装的可靠性研究

POP堆叠各个材料之间的热膨胀系数差别较大,在多次使用发热后导致的热失配问题变成了一个研究重点。本文主要通过ANSYS软件建立1/4POP堆叠的三维有限元分析模型,施加的热载荷依据美国ML-STD-883军标。同时考虑Sn3. 0Ag0. 5Cu材料焊料球的粘塑性以Anand模型表现。通过观察计算完成后的位移云图、von mises应力云图、以及等效塑性应变云图、最大等效塑性应变焊料球应力分布等,分析在多次热循环中顶层、底层焊料球的关键焊点位置,最大应变出现位置等,通过所得到的数据以及曲线图的塑性应变值以Manson-coffin模型来估算该种POP堆叠的热循环寿命。进而分析出POP堆叠在热循环载荷下的可靠性。

堆叠封装PoP返修工艺技术

返修是电子组装过程中不可避免的一个环节。Po P返修是一项技术性与技巧性都很强的操作,需要较高的操作技能水平和工艺控制手段。介绍了Po P器件的特点及其组装工艺技术,详细阐述了Po P器件的返修工艺技术。同时指出,返修是对PCB局部加热,往往会导致PCB上局部温度过高,因此多次高温带来金属氧化、金属间化合物的过度生长等问题也不容忽视。用科学的方法全面掌握工艺控制重点,了解返修设备与工艺材料特性,是返修成功的关键。

基于Taguchi实验设计方法优化PoP的翘曲

通过对PoP的翘曲进行优化分析,采用有限元分析方法分析了PoP中FBGA和PBGA的翘曲形变,并利用Taguchi设计和有限元模拟相结合的方法进行优化设计。分析结果表明:PBGA具有较大的翘曲,增加基板厚度和塑封料热膨胀系数,减小芯片大小和厚度可以改善PBGA的翘曲。对比优化前后的翘曲,在25℃时翘曲值从53.3μm降到39.1μm,260℃时翘曲值从-112μm降到了-67.7μm。塑封料热膨胀系数和芯片尺寸在优化翘曲中起着重要作用。

振动载荷下三维封装的失效行为和疲劳特性分析

随着以堆叠封装（POP）为代表的三维封装在各类便携式消费电子产品中的广泛应用,其面临的振动载荷日益增多,由振动失效而导致的电子产品的失效问题也日益突出。以两层堆叠POP模块为研究对象,采用两个不同的菊花链式电流回路来监测失效点,利用振动疲劳试验,结合有限元仿真和微观结构分析,研究了POP在振动载荷下的失效行为和疲劳特性,并对失效模式和失效机理进行了分析。研究结果表明,底部封装中最外排拐角处的焊点为振动载荷下POP的关键失效焊点,且焊点的失效模式为包含了脆性断裂（IMC层断裂）和韧性断裂（焊体破坏）的混合型断裂模式。