PBGA結(jié)構(gòu)在濕熱耦合作用下的失效機理研究.pdf

1、由于市場競爭的日益激烈，多種能量場相繼引入到電子產(chǎn)品中來。然而，隨著電子產(chǎn)品的微型化、集成化，越來越多的多場耦合問題也隨之暴露出來。在微電子器件的失效機理分析中不能忽略多場耦合的作用。本文以應用廣泛的塑料球柵陣列封裝（Plastic Ball Grid Array，PBGA）為研究對象，結(jié)合理論研究與數(shù)值分析的方法，建立多場耦合分析的模型，運用多物理場耦合分析的方法對典型的PBGA封裝結(jié)構(gòu)進行可靠性分析。
　　首先，利用熱-結(jié)構(gòu)耦

2、合方法和Engelmaier疲勞模型，對溫度循環(huán)載荷作用下PBGA的疲勞壽命進行預測。在此基礎(chǔ)上，利用計算機數(shù)值仿真實驗的方法，對焊點間距、焊點直徑和焊點高度三個參數(shù)進行參數(shù)敏感度分析。結(jié)果表明，熱循環(huán)作用下PBGA結(jié)構(gòu)最容易失效的位置在焊點處，通過減少焊點直徑和間距，增大焊點高度有利于提高電子器件的疲勞壽命，從而提高結(jié)構(gòu)的可靠性。
　　為了進一步研究焊點處的失效機理，采用內(nèi)聚力模型法對焊點/金屬間化合物（Intermeta ll

3、ic compound，IMC）界面的脫層開裂進行研究。結(jié)果表明：位于最外側(cè)的焊點/IMC界面具有較大的損傷值。脫層開裂最先發(fā)生在各個界面的兩端，隨著熱循環(huán)次數(shù)的增加逐漸沿著界面向里擴展。在熱循環(huán)的前幾個階段，各個界面的最大損傷值增長較快，隨著熱循環(huán)的繼續(xù)加載，界面最大損傷值逐漸趨于穩(wěn)定。
　　考慮濕熱耦合的影響，建立熱-濕-結(jié)構(gòu)三場的耦合模型，并對電子器件在熱-濕-結(jié)構(gòu)三場耦合作用下的失效機理進行分析。結(jié)果表明：芯片在非工作狀態(tài)