基于ANSYS的BGA焊點應力應變分析與損傷模式的研究.pdf

1、隨著電子產(chǎn)品和半導體行業(yè)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品制造商越來越關注小尺寸、高密度、多功能的電子產(chǎn)品，如筆記本電腦，移動電話和個人數(shù)字助理。球柵陣列封裝(Ball Grid Array Package)因其體積小、較高的連接密度而廣泛應用于電子產(chǎn)品及其設備。然而，封裝的高密度就會使得單位體積內(nèi)產(chǎn)生更多的熱量，因此由熱引起的失效問題成為關注的焦點，特別是封裝材料間的熱膨脹系數(shù)不匹配成為焊點失效的根本原因。
　　人們對傳統(tǒng)錫鉛釬料的可靠性問題

2、研究比較深入，對無鉛釬料的可靠性問題研究尚不夠，無鉛化時代的到來，更加突出無鉛接頭可靠性問題的特殊性和重要性。因此，為了提高無鉛電子產(chǎn)品的可靠性，對于電子產(chǎn)業(yè)來說，有效的、切實可行的試驗方法和數(shù)值模擬技術變得尤為重要。
　　本論文針對封裝材料間的熱膨脹系數(shù)不匹配這一失效根本原因，利用ANSYS9.0有限元分析軟件建立BGA的有限元模型，對熱循環(huán)載荷下的 BGA互連焊點的失效進行預測分析。編制了熱循環(huán)溫度載荷的APDL參數(shù)程序，并使

3、用子模型技術對熱循環(huán)溫度載荷條件下的焊點進行應力應變分析，預測關鍵位置焊點及裂紋位置。并使用掃描電鏡(SEM)、電子背散射衍射分析(EBSD)和顯微維氏硬度計對BGA焊點的顯微組織、晶體取向和顯微硬度進行表征。
　　由ANSYS計算出焊點應力、應變分布云圖可以得知，焊點在釬料與焊盤界面外緣處應力最大，關鍵位置焊點處在BGA封裝體的拐角處，裂紋可能在釬料與焊盤界面外圍處起裂，沿著與焊盤成45°角方向向釬料內(nèi)部擴展，這與顯微組織表征結