板級PoP組裝件回流焊仿真與溫度曲線決策研究.pdf

1、電子元器件的微型化和電子裝備多功能化、小型化、便攜化,促使微電子組裝技術(shù)在2D的基礎(chǔ)上進(jìn)一步向高密度3D立體組裝技術(shù)發(fā)展。PoP(堆疊組裝:package-on-package)技術(shù)是提高電子產(chǎn)品組裝密度的一種有效形式。由于 PoP小型化、無鉛化,且焊點(diǎn)數(shù)量增多,間距變小,使其板級組裝件的回流焊溫度場測量與工藝參數(shù)(焊接溫度和PCB傳送速率)的準(zhǔn)確設(shè)定越來越困難,高焊接質(zhì)量難以保障。本文對板級PoP組裝件回流焊進(jìn)行了仿真,分析了影響其焊

2、點(diǎn)溫度曲線的因素及影響規(guī)律,應(yīng)用 RS(粗糙集)多屬性決策分析理論和方法完成了 PoP組裝件溫度曲線決策分析,獲取了合理的回流焊仿真溫度曲線。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)建立PCBA回流焊仿真模型
　　基于回流爐傳熱機(jī)理,參考回流爐結(jié)構(gòu)參數(shù),應(yīng)用ICEPAK軟件,按照回流爐傳熱方式直接建立單溫區(qū)回流爐爐腔仿真模型,采用不同時間(不同溫區(qū))加載不同的氣流溫度及速度載荷,模擬印制電路板組裝件(PCBA)整個回流焊接過程。

3、并將仿真溫度曲線與實(shí)測曲線進(jìn)行對比,驗(yàn)證了回流焊仿真模型的合理性及應(yīng)用性;
　　(2)分析影響PoP組裝件焊點(diǎn)溫度曲線的因素及影響規(guī)律
　　本文以JEDEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的外形尺寸為8mm(長)×8mm(寬)~17mm×17mm、焊球間距為0.4mm、0.5mm、0.65mm、0.8mm系列的 PoP為研究對象,參照標(biāo)準(zhǔn)JESD51-9(單PoP布局)、JESD22-B111(多PoP布局)分別建立兩類典型的PoP布局組裝件仿真模

4、型;利用(1)所建立的回流焊仿真模型對兩類典型的PoP布局組裝件進(jìn)行焊接仿真,分析影響焊點(diǎn)溫度曲線因素及其影響規(guī)律,并確定各影響因素最佳量化范圍及PoP合理性布局原則。
　　(3)完成PoP組裝件回流焊溫度曲線多屬性決策分析
　　應(yīng)用RS(粗糙集)理論和方法對(2)中正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度曲線多屬性決策分析,得到溫度曲線決策規(guī)則集,并應(yīng)用決策規(guī)則定義PoP組裝件(新對象)相關(guān)回流焊工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用及仿真驗(yàn)證,獲得了合理的仿

5、真溫度曲線。
　　研究結(jié)果表明,建立的回流焊仿真模型,能夠很好的模擬回流焊傳熱過程;影響PoP組裝件焊點(diǎn)溫度曲線關(guān)鍵指標(biāo)的因素中,PCB傳送速率、PCB厚度、PoP布局影響較大,前二者最佳量化范圍分別為:55cm/min~70 cm/min、0.4mm~0.8mm;回流區(qū)設(shè)定最高溫度、PoP長/寬、TBGA厚度影響較小,最佳量化范圍分別為:250℃~285℃、11mm~14mm、0.4mm~0.8mm;應(yīng)用決策規(guī)則對PoP組裝件(