基于Anand模型的BGA封装热冲击循环分析及焊点疲劳寿命预测

BGA封装在电子元器件中的互连、信息传输等方面起着重要作用,研究封装元件的可靠性以及内部焊点在高温、高湿、高压等极限条件下的稳定性显得尤为重要。基于Anand模型分析了封装元件在热冲击下的塑性变形和应力分布,同时对不同空间位置焊点的最大应力与主要失效位置进行了对比,并运用Darveaux模型计算出焊点最危险单元的裂纹萌生、裂纹扩展速率和疲劳寿命。结果表明,在热冲击极限载荷下,封装元件的温度呈现对称分布,表面温度与内部温度差较大,约为15℃;最大变形为0.038 mm,最大变形位置为外侧镀膜处;最大应力为222.18 MPa,内部其余部分的应力值为20 MPa左右。对于内部焊点,最大应力为19.02 MPa (250 s),应力最大位置在锡球下方边缘,预估其疲劳寿命为6.29天。

基于BGA认证的课程设计、实施与评价——以江西财经大学创业概论课程为例

通过国际认证来提升办学水平和国际化程度是中国众多高校商学院的重要选择。文章以江西财经大学创业概论课程为例,通过对标BGA认证的要求,找出课程存在的潜在差距,从课程计划、教学资源、教学内容、教学方法、教学实施、教学评价等多个方面进行相应的改进与提高。

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。

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。

BGA认证下物流管理专业课程思政的建设路径研究

研究管理类专业的课程思政是高校思政教育面临的重要课题。文中以物流管理专业为例,探讨BGA认证视域下开展课程思政。首先从BGA认证下构建包含课程思政元素的指标体系,并与物流管理人才培养目标进行融合,提出学生的毕业要求及指标分解;进一步提出物流管理专业课程思政的建设路径,将BGA认证、专业教育、思政育人三者有机融合,实现全程育人、全方位育人的根本任务。

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。

基于FPGA的BGA产品自动测试系统

射频复合基板和标准射频BGA的集成方式在新一代射频电路集成设计中得到了广泛的应用。为应对BGA产品量大、种类多导致的测试难和效率低问题,研究了一套通用型的自动化测试系统,基于FPGA实现了对产品的供电、状态以及测试夹具中开关矩阵、直流电机的控制,使测试效率和稳定性大幅提升。

基于响应曲面法的BGA焊点结构参数优化设计

球栅阵列(ball grid array package,BGA)封装因其成本低、电气性能好而被广泛应用于集成电路产业中.文中建立了BGA三维模型,将等效应力作为响应目标,选取焊点直径、焊点高度、焊点间距、芯片厚度作为设计因子,采用响应曲面法设计了25组不同水平组合的焊点结构参数进行仿真计算,并基于遗传算法分析对焊点结构热振可靠性进行了优化.结果表明,焊点间距对BGA结构热振可靠性有重要影响;优化方案组合为焊点直径0.28 mm,焊点高度0.20 mm,焊点间距0.40 mm.经过优化验证分析,该优化方案较原始设计方案等效应力降低了11.92%,实现了BGA器件焊点参数优化目的.

高导热底填胶对星载端机BGA器件可靠性影响评估

针对星载产品对高导热绝缘底填胶可靠性应用需求,开展双组分高导热绝缘胶对BGA焊点可靠性及环境适应性影响评估。采用导热绝缘胶填充工艺,设计制作星载端机典型BGA菊花链网络结构试验件及端机模拟件,并开展菊花链试验件一系列鉴定级环境与可靠性试验。研究结果表明:采用BGA菊花链器件和印制板设计制作的菊花链网络结构试验件,通过高导热绝缘底填胶填充,实现导热底填胶对BGA焊点可靠性的影响评价,设计方案合理;全过程菊花链电路电阻均无增大、中断现象,无焊点失效、断裂现象,导热绝缘胶填充过程中对菊花链试验件没有引进的缺陷,高导热底填胶对BGA焊点没有影响;模拟件经过星载产品验收级环境与可靠性试验,试验前后电性能指标及监测过程无明显差异,符合指标设计要求;导热绝缘胶填充过程中对模拟件没有引进的缺陷,表明模拟件具有经受环境应力和工作应力的能力;高导热绝缘底填胶对模拟件电性能指标没有异常影响,满足星载产品散热及抗高载荷的需求,实现可靠性应用。

基于随机振动过程应力分析的BGA焊点结构优化

建立了板级BGA(Ball Grid Array)焊点有限元分析模型,选取芯片高度、焊点直径、焊点高度、焊点间距作为设计变量,以焊点应力作为响应目标,分别采用田口正交及曲面响应法设计了25组不同水平组合的焊点模型并进行仿真计算,通过数理统计分析及回归分析对焊点结构参数进行了优化,获得了焊点应力最小结构参数最优水平组合.结果表明:在相同条件下,曲面响应优化的结果优于田口正交的结果;应力最小的焊点水平组合为焊点直径0.32 mm,焊点高度0.20 mm,焊点间距0.36 mm;最优水平组合等效应力值为0.3915 MPa,降低了0.65 MPa,实现了BGA焊点结构参数的优化.

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。

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。

功率循环载荷下BGA焊点应力与应变分析

建立了球栅阵列封装(ball grid array,BGA)焊点有限元分析模型,基于ANAND本构方程,分析了BGA焊点在功率循环载荷下应力与应变的分布情况,并搭建试验平台,完成了功率循环载荷下BGA封装器件应力与应变的测量试验,验证了仿真分析的可行性.选取焊点高度、焊点直径、焊盘直径和FR4基板厚度完成了正交试验分析,通过非线性回归分析得到高拟合度的BGA焊点功率循环应力量化评价模型.结果表明,BGA焊点结构参数对焊点应力影响大小排序为焊盘直径、FR4基板厚度、焊点直径和焊点高度,焊盘直径对BGA焊点应力影响显著,焊点直径、焊点高度和FR4基板厚度对BGA焊点应力影响不显著;最优参数水平组合为焊点高度0.39 mm、焊点直径0.42 mm、焊盘直径0.34 mm和FR4基板厚度0.8 mm,最优水平组合下BGA焊点应力与应变明显降低.创新点:(1)基于ANAND本构方程,模拟分析了BGA焊点在功率循环载荷下应力与应变分布.(2)分析了结构参数对焊点应力的影响显著性,并通过优化模型结构参数获得最佳结构参数组合.(3)通过非线性回归分析获得BGA焊点功率循环应力与结构参数之间的量化评价模型.

BGA几何建模对仿真分析结果的影响研究

有限元分析是研究BGA封装焊点可靠性以及疲劳寿命的主要手段,由于焊点密集,通常需要通过简化模型进行计算。本文分别以球形、柱状及混合型三种焊点形状建立了含有BGA封装的电路板有限元模型,对比分析了三种焊点模型下含BGA封装的电路板的模态特性、随机振动响应、疲劳寿命计算结果,结果表明柱状焊点可有效提高计算效率,球状焊点最接近真实情况,混合型焊点具有代替球形焊点的可行性。

基于Darveaux模型的BGA焊点寿命预测影响因素研究

以微系统封装结构中球栅阵列封装(BGA)焊点为研究对象,对热循环载荷下Darveaux模型疲劳寿命预测方法的影响因素进行了探讨.结合有限元仿真分析,分别讨论了裂纹扩展相关系数、粘塑性应变能密度增量和断裂特征长度对Darveaux模型寿命预测结果的影响,揭示了目前焊点可靠性研究中对Darveaux寿命模型在使用时影响因素考虑不充分的现状,并给出了如何考虑上述影响因素的相关建议.进一步,基于蒙特卡洛抽样的全局敏感度分析方法,研究了不同断裂特征长度下,疲劳寿命对Darveaux模型中材料参数的敏感性.研究结果为热循环载荷下正确使用Darveaux模型来预测微系统封装结构的热疲劳寿命提供了有益的参考,为这些关键因素的确定提供了合理性建议与参考依据.

球栅阵列(BGA)器件底填胶空洞测试方法及评估要求

基于星载产品对导热绝缘胶可靠性应用,开展了球栅阵列(BGA)器件底填胶空洞测试方法及空洞率评估的准则研究。采用菊花链网络结构试验件,通过导热绝缘胶填充工艺验证,明确了空洞的来源过程,及各过程的主要影响因素。阐述了空洞对端机模块的影响机理及后果,根据空洞位置建立了3种空洞类型。采用工业射线计算机层析成像检测(CT)断层扫描成像系统及像素面积统计法,实现了大尺寸金属封装BGA器件底填胶空洞率的计算。研究结果表明:环境试验对空洞率有一定程度的增大影响,但该增大对菊花链试验件电性能基本没有影响;验证了菊花链试验件具有经受热循环、正弦振动、随机振动及热真空环境应力的能力,导热绝缘胶填充空洞率可以满足菊花链器件试验要求;明确了BGA器件导热绝缘胶填充空洞率的可靠性评估准则及判据示例,为填充工艺优化改进提供了指导依据。

温循与振动条件下三种加固方式的BGA焊点可靠性评估

围绕球栅阵列(BGA)封装器件加固,建立器件和板级有限元模型,分析在温循和随机振动条件下螺钉紧固、底部填充及局部点胶三种加固方式对BGA焊点可靠性的耦合作用规律。结果表明:静应力下,相比局部胶加固方式,底部填充方式会将螺钉紧固引起的变形传递给所有焊点,从而使焊点整体静应力处于较高水平;温循应力作用下,螺钉安装距离相同时,加固方式相较于螺钉位置对焊点热应力的影响更大,四角L形点胶加固方式具有更低的焊点热应力;振动应力作用下,螺钉紧固方式与局部点胶加固方式对降低随机振动应力均有积极作用,当螺钉位置与点胶加固位置交叉分布时,抗振性能最优。研究结果可为BGA印制件的结构设计与加固工艺设计提供参考。

基于BGA技术的多功能LC滤波器三维组装设计

本文提出了一种基于BGA(ball grid array)球栅阵列技术的多功能LC滤波器组装设计方法。该方法利用BGA阵列连接,实现多个基板的三维集成互联组装。将电感磁芯等元件置于顶层基板上,电容和芯片等元器件置于底层基板上。同时对BGA基板三维组装和元器件安装工艺技术进行研究和分析,提供了基于BGA技术实现的小型化多功能LC滤波器解决方案。

基于围坝胶BGA的三防涂层保护方法研究

三防漆是1种保护性化学材料,可作为薄层涂敷在印刷电路板(PCB)组件上,其作用是防止外部环境因素与电气组件之间的相互影响。由于三防涂层具有与电子元件不同的材料热力学性能,可能会在电路板上引起额外的机械应力。介绍了一种围坝胶和三防漆相结合的BGA封装器件三防保护方法。基于有限元方法,评估了围坝胶对BGA焊点热疲劳可靠性的影响,并进行了材料参数影响分析。结果显示,围坝胶通过轴向变形和剪切变形2种机制影响焊点损伤。高热膨胀系数(CTE)、低模量的围坝胶对BGA焊点热疲劳寿命没有不利的影响,低CTE、高模量的围坝胶有助于提高BGA焊点抗热疲劳的能力;而采用高CET、高模量的围坝胶会导致BGA焊点热疲劳可靠性劣化。