弹上电子产品加固防护可靠性分析研究

提出一种弹上电子产品球栅阵列封装元器件的新型加固防护工艺方法,对使用不同加固防护方法的电子产品进行了随机振动试验与有限元仿真分析,研究对球栅阵列封装(BGA)元器件焊点可靠性的影响;采用Steinberg疲劳寿命模型分析焊点的疲劳寿命。研究表明,纳米疏水剂、四角点胶配合3D打印壳体封装的组合新型弹上电子产品加固防护方法能有效提升产品可靠性。

面向广义Chiplet的高速BGA与PCB传输结构设计

从广义Chiplet互连设计出发,重点研究BGA区域孔串扰分析方法和优化措施。提出以单元阵列孔建模计算作为全芯片BGA区域孔串扰评估方式,进一步根据不同布线层互连分析需求构建了多层扇出的孔建模平台。单元阵列孔建模分析结果和多层扇出孔阵建模分析结果相互印证,说明以单元阵列作为串扰评估最小单元是准确的,多层扇出孔阵建模方式是高效可行的。采用多层扇出孔阵建模平台对2种BGA封装管脚对应的PCB孔串扰进行了对比分析。结果显示,在封装管脚设计时,提高邻近信号孔间距与邻近信号孔地孔间距比例比增加地孔数量和管脚间距更能有效地抑制串扰。

一种基于倒装芯片的超宽带BGA封装差分传输结构

随着高速数字电路和射频微波电路对时钟频率和带宽的要求越来越高,差分传输结构因其优良的噪声抑制和抗干扰性能而受到越来越多的重视。提出了一种基于倒装芯片的超宽带球栅阵列(BGA)封装差分传输结构。整体传输结构包括采用陶瓷材料制作的倒装芯片用基板、BGA封装焊球和印制电路板(PCB)。主要分析了差分垂直传输结构的尺寸参数对阻抗和截止频率的影响,并利用阶梯过孔减小阻抗不连续性。整体结构的传输性能通过矢量网络分析仪测试的散射参数来表征。测试与仿真结果具有较好的一致性,在DC~60 GHz频段,差分传输结构的回波损耗≤-15 dB,插入损耗优于-1 dB,为超宽带倒装芯片的封装设计提供参考。

染色与渗透试验在BGA焊点质量分析中的应用

在高密度组装焊点的质量评价中,染色与渗透试验不仅简单高效、易于操作,且反馈信息最为全面。基于标准测试方法,阐述了染色与渗透试验的基本原理及操作方法,并基于失效模式典型案例分析的方式,系统研究了染色与渗透试验中球栅阵列封装(BGA)焊点常见质量缺陷的具体表现形式及其产生机理,以期为可靠性分析工程师在实际测试中提供技术参考。

陶瓷球栅阵列封装元器件工艺装联适应性验证方法

针对陶瓷球栅阵列封装(CBGA)元器件,设计了一套完整的工艺装联适应性的验证流程与方法,并将该方法在一款CBGA器件中进行了应用。通过开展CBGA元器件工艺装联适应性验证,有效地识别了该款电子元器件在温度循环应力下存在的焊点开裂风险。该焊点开裂主要是由于元器件本体与印刷电路板(PCB)之间的热膨胀系数存在差异,在温度交替变化的环境中,焊点受到热机械疲劳应力作用从而发生开裂。该问题可以通过对CBGA器件进行点胶加固或采用柱栅阵列封装(CCGA)进行有效改善。

大跨度错层多曲面焊接球钢网架施工技术研究

大跨度错层多曲面焊接球钢网架的一般施工过程包括:首先根据已有的施工图纸进行放线定位,确定球件控制点;然后搭建支撑架体,开展焊接球以及网架杆件的安装;复核安装完成的钢网架满足设计形态后,根据施工模拟结果设置钢网架的提升吊点;提升前对焊缝进行检验,并在施工过程中开展位移和挠度监测,确保钢网架整体提升安全性。监测结果显示,实际网架施工符合设计方案要求,从而说明所采用的施工技术,能够满足大跨度错层多曲面焊接球钢网架施工需求。

BGA焊点微裂纹缺陷检测研究

球栅阵列封装(BGA)元器件的焊点隐藏于IC芯片底部,经电装后仅边缘焊点可见,因此检验其焊接质量是行业普遍的难题。探讨了BGA焊点微裂纹缺陷的产生机理和裂纹分布,设计了基于计算机分层层析成像(CL)技术的BGA焊点微裂纹缺陷检测方法和检测流程。经实测证明,该测试方法可以兼顾检测质量和效率,具有工程应用的可行性,可为BGA焊点检验人员提供参考。

不同因素对倒装芯片球栅格阵列多阶盲孔可靠性的影响

[目的]倒装芯片球栅格阵列(FC-BGA)产品广泛应用于电脑、服务器等的中央处理器(CPU)或图形处理器(GPU),其可靠性非常重要。[方法]以多阶FC-BGA产品为载体,设计专用的通盲孔孔链科邦(简称R-shift科邦),以R-shift科邦在冷热冲击测试(thermal stress test,简称TST)不同周期后的电阻变化率和截面形貌为指标来探究不同因素对多阶盲孔可靠性的影响,结合热应力和热应变仿真分析来探讨多阶盲孔的失效机制。[结果]ABF材料、盲孔叠孔数量及盲孔孔径是影响FC-BGA产品可靠性的关键因素。电镀通孔(PTH)的孔壁粗糙度和层压前处理微蚀量对FC-BGA产品可靠性的影响不大。不同叠层在冷热冲击过程中所受的热应力和热应变不同,盲孔叠孔中心受到的热应力和热应变最大,孔底最容易发生开裂,导致FC-BGA产品失效。[结论]本文的研究结果对FC-BGA产品的设计和加工管控具有一定的指导意义。

环境应力影响下球栅阵列封装焊球仿真分析与力学性能研究

高密度、高性能集成电路主要封装技术采用球栅阵列封装(ball grid array,BGA),其高密度Sn-Pb焊球在极端高、低温及湿热环境的影响下可靠性无法保证。为解决温度变化产生的热膨胀问题,笔者通过有限元仿真计算BGA电路中焊球在高、低温交替循环应力下瞬态黏塑性应变范围,并采用改进的Coffin-Manson经验方程计算器件在温度循环试验下的热疲劳寿命;此外,进一步采用准静态剪切和拉脱试验分析分别经过温度循环及高压蒸煮环境试验后焊球的力学性能,同时采用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)和能谱分析仪(energy dispersive spectroscopy,EDS)对焊球切面进行分析。研究表明:焊球在温度循环试验下具有较长的疲劳寿命,在不考虑焊球导电与连接性能的前提下,适当环境应力的影响可促使焊球与焊盘界面区域金属间化合物的生成,有效增强了焊球的剪切力学性能。

0.35 mm pitch BAG设计70 μm盲孔和140 μm焊盘(焊环35 μm)对位能力提升

随着PCB的高密度化发展,球栅阵列(Ball Grid Array,BGA)间距不断缩小,为了满足客户与市场发展需求,对0.35 mm pitch BGA走2条线,含70μm盲孔&140μm焊盘设计下焊环35μm对位能力进行研究;通过对位标靶、激光孔径、材料选择及图形蚀刻能力的测试与TV板评估,确定了一款EM-526材料采用单元边标靶、激光孔径开铜65μm条件下,可以满足设计35μm,实际25μm焊环对位需求。

基于IEC的防雷保护角法在屋顶光伏系统的应用

防雷保护角法作为IEC标准认可的接闪器定位三大方法之一,在国际上广泛应用于各种防雷设施上;分析保护角法的防护方法、防护范围,给出不大于2m的常用单根接闪器的保护角度,便于工程使用;指出建筑物屋顶太阳能光伏板的边框不适用于防直击雷的接闪器,并根据金属或电气装置与防雷装置间距大小,按有防雷间隔距离和防雷等电位两种措施给出保护角法对保护屋顶光伏板的具体做法;鉴于国内防雷规范不采用保护角法,提出重视和深入研究保护角法的建议。

高原高寒地区四角锥螺栓球节点网架安装施工技术研究

正放四角锥网架结构是一种整体刚度和经济指标优异的空间杆系结构,通过按规律布置杆件,和螺栓球节点连接,形成网格状形式,能最大限度增加建筑空间跨度。在高原高寒地区,基础建设相对薄弱,常常伴随着低温、大温差和强风等不利环境因素,对大跨度结构的施工造成不利影响。因此,文章从起步阶段、高空散拼阶段和屋面板铺设阶段着手,对高原高寒地带四角锥螺栓球节点钢结构施工技术进行研究。

既有网架杆件外包钢管加固技术试验研究

针对既有网架结构中承载能力不足的构件,提出了一种外包钢管的加固方法,该方法通过将外包钢管与杆件两端球节点焊接,使其直接承担网架荷载,并在内外管中间设置衬管以促进二者的共同作用,进而提高加固后杆件的整体承载能力,该加固方法可有效针对网架承载能力不足的杆件进行加固,通过仿真和试验分析,该加固方法具有较好的加固效果和工程实施性。

带插板的焊接空心球支座节点的力学性能分析

以合肥南方水泥熟料库为背景,提出了一种新型的带插板焊接空心球支座节点,并通过有限元分析软件对支座节点进行数值分析,确定新型支座节点的力学特性和关键设计控制参数。结果表明,增加插板宽、高能有效提高支座节点的承载力、刚度;在一定范围内增加插板厚度可以提高支座节点的承载力、刚度,当插板厚度比焊接空心球壁厚2mm-4mm时,再增加插板厚度,对支座节点的承载力、刚度影响不大;增加钢管与插板的连接长度对支座节点的承载力、刚度影响不大。

一种基于BGA的Ka波段射频信号传输设计

Ka波段射频信号的垂直传输技术是实现Ka波段SiP板级应用的关键技术。文中针对应用BGA管脚的陶瓷封装Ka波段SiP装配于PCB的情况,设计了从芯片键合、微带传输、类同轴陶瓷基板垂直传输、类同轴BGA传输、类同轴微波印制板垂直传输到PCB带状线传输的连续传输结构。通过对传输结构建模,并进行计算和电磁场仿真,完成了基于BGA的陶瓷基板和PCB联合设计。在基板完成制造、芯片装配后进行端口驻波测试,驻波测试曲线显示端口匹配良好,仿真模型与实物一致性高。

基于气密封装的BGA基板关键工艺技术研究

球栅阵列(Ball GridArray,BGA)封装技术是一种先进的高密度封装技术,是实现多基板三维组装的关键工艺。在气密封装的多基板三维组装过程中,BGA基板在组装过程中的形变、焊点的焊接强度及空洞率、多基板间低间距等控制不良,都会影响多基板三维组装的可靠性,而封装体内助焊剂可能会污染或腐蚀封装体内元件的金属层。通过对气密封装中BGA基板三维组装过程中形变、焊接强度、清洗等关键工艺技术的研究和分析,提出气密封装中BGA基板工艺组装质量的解决措施和工艺实现途径。

高可靠先进微系统封装技术综述

在人工智能、航空航天、国防武器装备电子系统小型化、模块化、智能化需求驱动下,系统级封装设计及关键工艺技术取得了革命性突破。新型的系统封装方法可把不同功能器件集成在一起,并实现了相互间高速通讯功能。封装工艺与晶圆制造工艺的全面融合,使封装可靠性、封装效率得到极大的提升,封装寄生效应得到有效抑制。文章概述了微系统封装结构及类型,阐述了高可靠晶圆级芯片封装(WLP)、倒装焊封装(BGA)、系统级封装(SIP)、三维叠层封装、TSV通孔结构的实现原理、关键工艺技术及发展趋势。

FCBGA基板关键技术综述及展望

倒装芯片球栅格阵列(FCBGA)基板是人工智能、5G、大数据、高性能计算、智能汽车和数据中心等新兴需求应用的CPU、图形处理器(GPU)、FPGA等高端数字芯片的重要载体,业界对其需求量快速增长。对FCBGA基板的关键技术进行了介绍,包括精细线路技术、翘曲控制技术和局部增强技术。同时,对FCBGA基板技术的发展趋势及应用前景进行了展望。

一种基于BGA技术的X波段射频接口设计

文中设计了一种高隔离度、低插损的小型化射频接口技术。该射频接口工作于X波段,采用球栅阵列(BGA)技术代替传统的电连接器作为射频模块的对外接口,通过电路基板内部的传输路径及垂直过渡将射频模块内部的信号传输至接口。对该接口技术的可行性进行了分析,通过仿真计算确定了接口电路的关键参数,并设计了测试夹具,对该接口技术的射频性能进行了测试。测试结果表明,在8 GHz~12 GHz的频率范围内,该射频接口技术的驻波小于1.2,插入损耗小于0.1 dB,端口间的隔离度小于-80 dB。根据此结构设计了一款X波段TR组件并加工试验件进行测试,测试结果满足设计要求。

适用于数字T/R组件的小型化三维SiP收发变频模块设计

研究并实现了适用于数字T/R组件的2种小型化三维系统级封装(SiP)收发变频模块的设计。为了获得更高的隔离度与杂散指标,设计了2种SiP变频模块,分别实现Ku波段和S波段的一次变频功能,模块内部集成双向放大器、滤波器和混频器等。SiP变频模块采用三维垂直互联、板级堆叠工艺(POP)、LC滤波器等多种技术,每个模块的尺寸仅有14.2 mm×8.5 mm×3.8 mm。2种SiP模块组合使用可实现信号在Ku波段至125 MHz的2次收发变频功能,8.5 mm的宽度非常适用于数字T/R组件。同时给出了SiP模块化数字T/R组件的设计解决方案。