微互连接头的蠕变数值模拟及失效寿命预测

何旭东，李佳洪

（1.哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150090；2.哈尔滨华德学院 材料工程系，哈尔滨150000）

0 引 言

近30 年来，微电子行业得到迅猛发展，球栅阵列（BGA）封装技术方法已广泛应用于微电子领域。BGA 封装技术满足了电子产品的高密度、微型化、高性能和低成本等多方面的需求［1］。随着微互连接头进一步经受热循环的作用，由热应力产生的损伤逐渐累积，最终导致接头的失效［2］。因此，对于整个电子设备系统，研究微互连接头的可靠性是一个关键问题。

大多数钎料合金的熔点都大于180℃。钎料合金的同系温度（材料服役绝对温度与熔化绝对温度的比值）［2］超过0.57。相关研究表明［3］：如果载荷速率足够缓慢以至蠕变产生，并且材料的同系温度达到0.5 以上时，蠕变是导致材料变形的一个重要因素。因为在实际使用条件下微互连接头经历的热循环是按照分钟或天计算的，并且同系温度通常都超过了0.5，所以微互连接头的变形都是由于蠕变造成的。

为了研究微互连接头的可靠性，热循环测试方法被众多研究者广泛使用，但是此类测试通常比较耗时。为了节约测试时间，应用模拟的方法分析热循环过程被大量的使用。而且在进行大量测试之前，有限元模拟的方法能够帮助我们预测接头的可靠性。

本文建立了三维有限元PBGA 模型，分析了热循环过程中受交变应力作用的接头的蠕变行为。应用文献中经验公式，建立了蠕变应变能密度与循环失效次数的关系。……