基于再流焊冷却过程应力分析的板极组件BGA焊点参数优化

建立了板级组件BGA(Ball Grid Array)焊点有限元分析模型,对BGA焊点进行了再流焊冷却过程应力仿真分析,设计并完成了验证性实验以验证仿真分析方法的有效性,分析了焊点结构参数和材料变化对焊点再流焊冷却过程应力应变的影响,采用响应面法建立了焊点应力与结构参数的回归方程,结合遗传算法对焊点结构参数进行了优化.结果表明:实验结果证明了仿真分析的有效性;焊点应力随着焊点高度的增加而增大,随着焊点直径的增加而减小;最优焊点结构参数水平组合为:焊点高度0.44mm、焊点直径0.65mm、焊盘直径0.52mm和焊点间距1.10mm;对该最优焊点仿真验证表明最大应力下降了0.1101MPa.

基于焊接工艺优化的混装BGA焊点孔洞研究

研究了不同焊膏(阿尔法3号粉OM5100、铟泰锡膏RMA-3号粉Lot:PSS019452和Alpha-FryTM型号Lot:80529053)和不同焊接工艺曲线参数(不同链速、不同温度)对BGA焊点中孔洞尺寸和焊料组织均匀性影响。通过对比分析得到以下结论:采用Lot:PSS019452和Lot:80529053锡膏进行焊接后BGA焊点中空洞分布得到明显的改善,并且空洞体积也较小;混装焊接工艺曲线参数中链速设置为70~90 cm/min,温度设置为260~270℃时,BGA焊点中孔洞较小,焊点组织比较均匀。

随机振动下板级组件焊点可靠性研究进展

针对板级组件焊点在随机振动下的可靠性问题,对与之相关的实验研究成果和仿真结果进行了综述。首先介绍了球栅阵列(BGA)封装芯片焊点失效的位置,BGA焊点的材料以及BGA参数和印制电路板(PCB)参数对焊点可靠性的分析,并介绍了疲劳寿命预测方法和子模型法、特殊结构的随机振动分析。最后,提出了随机振动情况下的BGA结构的优化方法。

板级跌落碰撞下无铅焊点的可靠性研究

文中引入一块不同于JEDEC标准测试板的圆形测试板,探究板级跌落碰撞下无铅焊点的可靠性.首先做模态试验了解测试板的动力学特性,接着做跌落测试,同时测量板的应变和加速度历程.并用ABAQUS软件进行模拟,模拟焊点在跌落碰撞条件下焊点的应力应变等.结果表明有限元模拟得到的应变、板中心的加速度响应和试验吻合,而且用模拟预测的失效焊点的位置与试验一致.失效模式是靠近封装一侧的金属间化合物(IMC)界面的脆性断裂.

板级GP101芯片的焊点可靠性仿真分析

国产GPU的研制生产尚处于不成熟阶段,因此存在很多问题,尤以焊点热疲劳和随机振动疲劳为主。通过构建国产GP101单板的板级仿真模型,分别在热载荷和随机振动载荷下对GP101芯片上焊点进行可靠性分析。首先,结合已有的数据和资料,对板级模型进行合理的简化,并借助SolidWorks建立装配体模型。之后在ANSYS Workbench中进行有限元分析,对GP101单板分别施加热载荷和随机振动载荷,研究GP101芯片上焊点的应力应变分布情况,并以此确定危险焊点位置,完成危险焊点的寿命预测。本文给出了GP101单板分别在两种载荷下的可靠性评估,并可为其他器件的板级建模和板级仿真提供参考和借鉴。

典型光器件的应用问题及改进措施

光模块的高集成度、小型化、低功耗是产品发展的趋势,其中将DRIVER和TIA集成在一起已经是一些主流光器件厂家的推进方向。目前已经有多个厂家给出了相应的方案,但由于DRIVER和TIA的特殊性,组装应用上的问题随之而生。通过对当前主流厂家的一款DRIVER和TIA集成的光器件进行组装应用方面的研究,发现其应用中的问题,并提出了一些对应的改进方向,以供学习和探讨。

SAC105掺Ni焊球对焊接点强度与可靠性的影响

在内存封装领域,球栅阵列封装(BGA)由于具有高密度和低成本的特点而被广泛采用。在实际的使用过程中,由于遭受外界各种形式的机械负载和冲击造成器件失效,为了改善焊点的强度和可靠性,以SAC105(Sn98.5Ag Cu0.5)无铅焊球为参照制备出SAC105 Ni0.05焊球。为了研究两种焊球焊接点的可靠性与强度,采用焊球的快速剪切测试以及BGA器件的剪切测试方法来检测焊点强度,同时采用威布尔分析方法对两种焊球的热循环测试(TCT)结果进行分析。研究表明,SAC105 Ni0.05焊球比SAC105焊球具有更长的温度循环可靠性预期寿命、更强的焊接点强度以及更低的脆性断裂的概率。

低银无铅焊膏板级封装工艺和焊点可靠性试验

针对低Ag无铅焊膏的市场需求,研究开发了一种适用于99.0Sn0.3Ag0.7Cu低Ag无铅焊膏用松香型无卤素助焊剂(WTO—LF3000),配制了相应的无铅焊膏(WTO—LF3000—SAC0307),并对其板级封装工艺适应性及焊点可靠性进行了考察,用测试后样品的电气可靠性作为接头可靠性评价条件。结果表明:所开发的低Ag无铅焊膏熔点和润湿性符合产品实际要求。配制的焊膏印刷质量良好,焊点切片观察其孔隙率<25%,满足行业标准IPC—A—610D之要求。样品分别经跌落、震动和温度循环试验后,无焊点脱落等现象,电气功能正常。

热循环下集成电路板疲劳寿命预测

利用SOLIDWORKS和ANSYS软件对装有典型封装电子元件的集成电路板进行三维建模和有限元仿真,并采用Anand粘塑模型来描述焊点的力学行为。结果表明:在-55~125℃交变热循环载荷下,位于集成电路板右下方的LVC244A电子元件上的焊点等效塑性应变最大,电路板发生显著变形。同时,利用Manson-Coffin塑性变形模型和Darveaux能量模型计算SAC305和63Sn37Pb两种焊点的热疲劳寿命,通过比对计算结果发现SAC305焊点的热疲劳寿命要远高于63Sn37Pb焊点。证明了无铅焊料SAC305可以应用到电子封装产品当中,为无铅焊料和集成电路板可靠性的研究提高了参考。

振动载荷下特种设备中电路板级焊点疲劳寿命预测

基于内聚力模型,提出一种用于振动载荷下特种设备中电路板级焊点疲劳寿命预测的介观尺度模型。将单调载荷与振动周期载荷相结合,建立焊点累积损伤参数来表征焊点的剩余疲劳寿命,利用焊点损伤累积率来表征焊点损伤演化规律。以Sn3.0Ag0.5Cu(SAC305)细间距无铅焊点为例分析了模型参数确定方法,并通过振幅为5 mm与10 mm的定频振动试验对模型的预测精度进行了验证,寿命预测结果误差小于10%。由于模型参数为焊点钎料累积塑性应变的固有函数,与焊点尺寸与几何形态无关,通过小样本试验,数据一经确定即可应用于同种钎料不同尺寸焊点在不同振动等级下的疲劳寿命预测,节约了时间与试验成本,该模型能为特种设备中的电子组件提供一种评估板级焊点疲劳寿命的简洁、实用方法。

数字信号处理电路板微焊接失效机理分析与可靠性评估

针对电子电气系统中数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)电路板组件的超大规模集成电路球栅阵列(Ball Grid Array,BGA)封装器件焊点可靠性问题,结合金相分析和扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)等手段对BGA焊点质量和可靠性的试验分析,实现焊接工艺优化,进而确定一类电路板回流焊接工艺。结果显示,焊接工艺改进后电路板焊接可靠性得到显著提高,满足了军用级别产品使用年限。

随机振动载荷下电子箱PCBA焊点疲劳寿命分析

电子箱在力学载荷环境下,振动引起的高周循环疲劳应力会造成箱体中电路焊点失效,影响电子箱整机可靠性;针对一种印制电路板组件焊点进行整机级振动试验,通过建立电子箱整机有限元模型,进行与试验状态一致的随机振动试验仿真分析,提取焊点上的应力、加速度响应水平;基于Basquin模型,建立了PCBA疲劳寿命预测模型,将几种不同振动载荷下的焊点响应结果代入到预测模型,计算得到电子箱在不同振动载荷下的寿命分析结果,得到电子箱PCBA焊点的应力-寿命(S-N)曲线;结果表明,在工况随机振动条件下电子箱PCBA焊点具有足够可靠性,随着振动激励增大,焊点疲劳寿命显著缩短,该方法可用于电子箱整机级PCBA焊点随机振动疲劳寿命分析。

板级焊点结构的热疲劳及机械疲劳性能分析

采用实验测试与数值模拟相结合的方法对锡铅钎料和无铅钎料SAC305板级焊点分别在热疲劳和机械疲劳载荷作用下的破坏规律进行比较研究。结果表明:相对于传统锡铅钎料而言,常用无铅钎料(SAC305)焊点结构具有较为优异的抗热疲劳性能,然而其抗机械疲劳性能相对较差。由此,采用有限元方法分析了两种钎料焊点结构在热疲劳和机械疲劳过程中的塑性应变和蠕变应变演变过程,以探讨表面贴装板级焊点结构热疲劳和机械疲劳破坏过程的本质区别。