扇出型BGA 封装的焊球疲劳寿命研究
2022-09-01 02:58:56王剑峰袁渊朱媛张振越
电子产品可靠性与环境试验
2022年4期
关键词：模型
王剑峰， 袁渊， 朱媛， 张振越
（中国电子科技集团公司第五十八研究所， 江苏 无锡 214035）
0 引言
扇出型BGA 封装通过模塑扩大尺寸， 将I/O扇出到超过封装体中IC 的范围， 同时提供更多的连接到板的I/O， 扇出型封装对很多应用非常重要， 特别是对用于计算的处理器芯片的封装[1-2]。与传统的封装技术相比， 扇出型BGA 封装有着更好的电性能、 散热性能和更小的体积。 对BGA 的结构而言， 锡球合金一般为锡铅， 在助焊剂的作用下， 锡球融化、 塌陷并与焊盘润湿。 BGA 焊球不仅对上、 下器件起着物理连接作用， 还具备电气连接的作用， 焊球的可靠性对产品服役寿命有着决定性的影响[3-5]。
电子产品在实际的使用过程中， 受到环境或工作温度变化的影响， 由于不同材料的热膨胀系数不同， 导致焊球承受器件的翘曲变形带来的热应力。焊球在长期循环载荷的作用下可能产生疲劳裂纹，这些裂纹会在使用过程中不断地扩展直至发生断裂或者电性能失效[4-7]。
目前， 针对焊球疲劳研究可以通过有限元方法对封装系统（包括塑封材料、 芯片、 焊球和PCB板） 进行循环加载分析[8-12]。 由于封装系统中器件的尺寸、 芯片种类、 焊球数目尺寸和各种材料的性能等因素均会对焊球疲劳寿命产生影响， 仿真只是对器件进行简化模型模拟， 因此建模仿真并不能完全地反映焊球疲劳的真实情况， 但通过仿真给出的趋势性结果对实际的封装设计仍具有非常重要的指导意义。
1 焊球疲劳仿真原理及工艺……
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