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玉皇大帝大还是观音大:博客

簡述BGA包工包料的可靠性

玉皇大帝和王毋娘娘什么关系 www.cfwxe.club 已有 110 次閱讀2019-6-9 11:59 |個人分類:pcba| 關鍵詞: 2136, bga

伴隨著社會的發展、科學的進步,微電子產品向便攜化、小型化和高性能方向發展,BGABall Grid Array)封裝已成為現今最先進的封裝技術之一。但是,BGA封裝面臨的主要技術問題在于電子產品的使用過程中,芯片會產生大量熱量,使封裝系統組件溫度升高;由于封裝材料的膨脹系數不同,溫差會使得封裝整體受到熱應力沖擊。在封裝整體焊點的強度較低時,不斷的熱應力沖擊會使焊點產生裂紋,長時間之后會導致封裝整體失效。另外,因為便攜式電子產品的不斷普及,BGA互連焊點將承受高的應變速率損傷(如跌落損傷),這也造成了新的焊點失效模式。

佩特電子小編針對簡化的BGA包工包料封裝體結構(主要包括芯片、Sn-3.0Ag-0.5Cu焊球以及基板等),利用有限元法對其溫度場、熱應力應變以及不同剪切速率下的剪切行為進行了模擬分析,也進行了相關的實驗驗證,從而為BGA封裝體因溫度、熱應力、疲勞以及振動沖擊所產生的諸多問題以及電子產品的可靠性分析提供了理論基礎和實驗數據。

圖片關鍵詞

在溫度場分析方面,對焊球分別通入不同強度電流(I_1=0.5A、I_2=1.5A、I_3=2.5A)后,模擬和實驗結果均表明,BGA包工包料封裝焊點兩側的芯片端和基板端的溫度都隨著加載電流的增大而增大,并且滿足拋物線規律;在假定芯片為唯一發熱源(功率大小為0.1W)并考慮整個封裝體內部以及與外界的熱傳導和對流的條件下,3-D與2-DBGA包工包料封裝溫度場模擬結果均表明:焊球的溫度較高,大致與芯片的溫度相差不大,基板的溫度比較低,這是因為基板的導熱系數與芯片和焊球相差較大。在熱應力分析方面,不論在穩態溫度場還是熱循環條件(-40~125℃)下,BGA封裝整體特別是焊球內都有大的位移變化以及應力應變集中,這主要是由于封裝體內各組件材料熱膨脹系數不匹配的緣故。根據Coffin-Manson方程,溫度循環條件下的Sn-3.0Ag-0.5Cu無鉛焊球的最短熱疲勞壽命約為704cycles。

利用SEM觀察分析了不同時效時間時的界面IMC的厚度及形態,并在不同剪切速率下(≤10mm/s)對BGA球進行剪切性能測試和模擬。實驗結果表明,隨著時效時間的延長,Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu界面IMC的厚度不斷增加,界面形貌由時效前的貝狀變為連續平坦的層狀,焊球的剪切強度逐漸減??;隨著剪切速率的增加,焊球的剪切強度增大,并且隨著剪切高度的增加,焊球的剪切強度減小。

封裝可靠性評價是鑒定需要重點關注的方面。新型封裝應用于型號整機前,其可靠性應針對應用的環境特點以及整機對可靠性的要求進行評價和驗證。如標準JEDEC-JEP150是從器件級和器件裝聯后兩個層級,主要通過HAST和其它試驗項目實現對SMT封裝的可靠性評價。

對集成電路封裝的可靠性評價,也同樣要從器件封裝自身和裝聯后器件可靠性兩個方面開展。器件封裝自身的評價,主要從封裝的設計、結構、材料和工藝等方面進行檢測評價和計算機仿真分析;而器件裝聯后的封裝可靠性評價,一般通過在環境、機械等應力作用下和計算機仿真分析相結合來評估整機的可靠性。同時,不同封裝對電裝工藝的要求也不完全相同,SMT貼片打樣廠商需要根據封裝結構的特點,進行裝聯工藝的適應性分析。

廣州佩特電子科技有限公司www.gzpeite.com,廣州地區老牌電子加工廠,能夠給你提供優質的SMT貼片加工服務,同時還有豐富的PCBA加工經驗,PCBA包工包料為你解憂。佩特科技還可以承接DIP插件加工及PCB生產、電子線路板制造服務。

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