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随着微电子封装组装朝高密度、细间距方向的发展,电子器件的热机械可靠性问题也越来越突出,而组装焊点失效是引起电子器件失效的主要原因之一。在板级组装中,聚合物基复合材料是电子组装中印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)的主要基体材料。在电子器件服役过程中,PCB表现出比较明显的粘弹性蠕变松弛特性,将对焊点组装可靠性造成一定的影响。本文从以下几个方面论述了PCB粘弹性特性对组装焊点可靠性的影响。 1.基于FR-4 PCB的动态拉伸DMA实验所获得的蠕变柔量实验数据,利用时间-温度等效原理得到相应的蠕变柔量TTS(Time-Temperature Superposition)主曲线;再根据蠕变柔量和松弛模量的关系式把蠕变柔量转化为松弛模量。最后,采用广义Maxwell模型来描述FR-4 PCB的粘弹性特性。运用广义Maxwell模型的储能模量方程拟合松弛模量主曲线获得后面有限元仿真中定义 PCB材料粘弹性属性所需要的剪切松弛系数Gn和体积松弛系数K n。 2.利用大型有限元Marc软件,分别建立了粘弹性PCB和弹性PCB两种不同性质的QFN组装模型和PBGA组装模型,分析了它们在热循环(-55℃-125℃)作用下,焊点的应力应变分布和大小,并采用修正后的Coffin-Masson方程分别计算了它们的热疲劳寿命;并进行了对比。 研究结果表明:(1)粘弹性PCB和弹性PCB相比,在热循环过程中,焊点内部的应力应变分布几乎是一样的。(2)粘弹性 PCB组装焊点的等效塑性应变明显比弹性PCB组装焊点要小;而且随着热循环次数的增加,两者的差值越来越大;但是两者的等效蠕变应变相差却不是很明显,几乎可以忽略不计。(3)在焊点的热疲劳寿命预测中,考虑PCB的粘弹性特性所预测的结果要比不考虑时(即假设PCB弹性)要精确。(4)通过对比QFN和PBGA两种不同的焊点,我们发现PCB的粘弹性特性对QFN扁平组装焊点的影响明显地要比BGA球形焊点的要大。 本文分析比较了粘弹性PCB和弹性PCB两种性质下的QFN和PBGA组装焊点的可靠性,获得了PCB粘弹性蠕变松弛特性对两种不同形态焊点可靠性的影响。论文的研究成果和研究方法对提高微电子组装的板级可靠性具有一定的指导意义。