焊點可靠性研究word版(存儲版)
【正文】 Heinrih在以后的研究中指出﹐焊點鉛料的鋪展受組件金屬化端頭和焊盤尺寸的限 制﹐因此提出了一種求解鉛料量較小時 (忽略重力的影響 )焊點尺寸的近似方法﹐焊點尺寸(H,1)可以描述為﹕ 是Θ 1﹐Θ 2的函數。γ 表面張力﹐角標 S,L,G分別為固﹑液﹑氣相界面標志。 ﹐求解了非對稱 FC的焊點三維形態(tài)﹐如圖 9所示。文獻研究也采用 SnPb鉛料的彈塑性本構模型對相關問題進行了有限元分析。為此﹐許多學者在建立統(tǒng)一的SnPb鉛料粘塑性本構模型方面進行了嘗試﹐比較典型 的有 Skipor與 Busso等人的工作。結果表明﹐ MC方程的指數與溫度有關﹐在 55℃ ~125℃范圍內﹐疲勞壽命與塑性應變范圍之間關系為 ﹑ Norris和 Landberg等人通過分析不同頻率﹑循環(huán)溫度幅值的焊點疲勞行為﹐提出了 MC方程的修正形式﹕ 式中﹐ f循環(huán)頻率﹐ Tmax最高循環(huán)溫度﹐ Q活化能﹐ K波耳茲曼常數﹐ m,n與材料有關的常數。 然而﹐在以往的研究工作中﹐對焊點形成和焊點可靠性研究有許多文獻報導﹐而關于其集成研究卻很少﹐直到 96年﹐ [127133]提出了一種系統(tǒng) 預測 BGA﹑ FP焊點形態(tài)及疲勞壽命的自動化方法﹐開創(chuàng)了焊點形態(tài)預測與可靠性分析集成的新局面。盡管這項研究工作使 LCCC焊點形態(tài)預測與可靠性分析相聯系﹐較以往的僅對 BGA等軸對稱焊點形態(tài)與可靠性集成研究有所進步﹐但因其力學模型是建立在對焊點形態(tài)模型的近似構造基礎上﹐網格劃分與調整﹐需要手工進行﹐距離焊點形態(tài)預測與可靠性分析的有效集成仍存在較大差距。 。并建立相應的力學模型﹐進行焊點可靠性分析﹐力求使 SMT焊點形態(tài)預測與焊點可靠性分析相結合。 Akay等人針對 LCCC焊點進行了試驗研究﹐對 Bilgic方程中 的材料參數進行了修正。 描述為﹕ 式中﹐Δε p塑性應變范圍﹐ Nf疲勞壽命﹐ C材料常數﹐ n應變指數。其具體形式可歸納為﹕彈塑性變形采用 Hooke定律和 OsgoodRamberg冪級型本構定律﹐穩(wěn)態(tài)蠕變變形采用 Norton型蠕變定律或類似雙曲型穩(wěn)態(tài)蠕變規(guī)律描述。其發(fā)展經歷了彈塑型﹑蠕變型﹑彈塑型十蠕變型的分離型﹑統(tǒng)一粘塑性型的進程。 FC焊點三維形態(tài)的數值方法﹐用求解泛涵最小來確定焊點鉛料量的平衡形態(tài)﹐ 焊點形態(tài)的泛函描述為﹕ 其中γ﹐θ﹐Ζ是描述焊點形態(tài)的柱坐標參數﹐ W是芯片和重量﹐ H是芯片與基板的間隙﹐λ是 Lagrange乘數。 Renken等人考慮了液體鉛焊與固體表面 (如焊盤﹑組件表面 )的相互作用﹐引入 Gibbs對Young方程修改所建立的異相界面間能量表達方程﹐求解了鉛料與固相表面接觸的界面張力﹐建立了描述整個焊點系統(tǒng)的能量方程﹐利用數值解法預測了焊點形態(tài)。 近些年來﹐隨著 SMT新型焊點的不斷增加﹐焊點形態(tài)預測的研究取得了許多新的進展﹐ BVP法和 FEM法廣泛應用于焊點二維形態(tài)模型﹑軸對稱焊點形態(tài)模型及 焊點三維形態(tài)模型中 許多關于焊點二維形態(tài)的研究文獻出現于 1986~1993年間﹐其中﹐比較有代表性的是美國 Marquette大學 。因為 (1)可焊性測試 (如潤濕平衡實驗 )與焊點的幾何形態(tài)密切相關﹔ (2)導致低焊接生產率的接頭缺陷﹐如橋連﹑斷路等決定于焊點的形態(tài)﹔ (3)焊點形態(tài)對服役條件下焊點的可靠性有重要影響。而通過合理設計焊點結構參數﹑ 改善焊點形態(tài)可有效改善焊點的力學性能﹐從而提高焊點的可靠性。 ﹐焊點鉛料圓角的差異可使焊點熱循環(huán)壽命的差異達 。隨著加載頻率增加﹐焊點疲勞壽命降低。適當 添加合金元素﹐如 Ag﹑ Sb﹑ Re等可在保證鉛料的熔點低﹑潤濕性好﹐接頭強度高等優(yōu)點的前提下﹐提高鉛料的抗蠕變一疲勞性能﹐改善焊點可靠性。 可見﹐在 SMT封裝產品中﹐焊點是關鍵的組成部分﹐既要承載電氣暢通﹑又要承載機械連接﹐因此﹐提高焊點可靠性是保證 SMT產品質量的關鍵。 研究表明﹐改善焊點形態(tài)是提高 SMT焊點可靠性的重要途徑。 另外﹐表面組裝技術中大尺寸組件 (如陶瓷芯片載體 )與印制線路板的熱膨脹系數相差較大﹐當溫度升高時﹐這種熱膨脹差必須全部由焊點來吸收。但在表面組裝技術中﹐鉛料的填縫尺寸相對較小﹐鉛料的圓角 (或稱邊堡 )部分在焊點的電氣和機械連接中起主要作用﹐焊點的可靠性與 THT焊點相比要低得多﹐鉛料圓角的凹凸形態(tài)將對焊點的可靠性產生重要影響。因此﹐迫切需要尋找一條方便有效的分析焊點可靠性的途徑﹐有效地提高表面組裝技術的設計﹑工藝水平。按照封裝組件的類型﹐ SMT包括無引線陶瓷芯片載體 LCCC﹐方型扁平封裝 QFP以及球柵數組 BGA等組裝形式﹐如圖 1所示。
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