CCGA返修植柱工艺及可靠性分析
发布时间：2021-12-31 17:03
由于现场可编程门阵列（FPGA）门数量的区别,FPGA适用的封装技术也不尽相同。300万门以上电路普遍采用CCGA封装形式。而CCGA作为一种新型封装形式,适用于更大尺寸和更多I/O的情况,封装形式上柱栅取代了球栅,大大缓解了氧化铝陶瓷芯片载体与环氧树脂之间,由于热膨胀系数失配带来的失效问题,但CCGA装联工艺却存在着焊接工艺难度大,过程控制严格等问题,任何环节控制稍有不严格,极易出现单个焊点裂纹、虚焊、气孔过多等问题,导致器件无法正常使用,需要对器件实施返修。国内对于CCGA植柱工艺研究及可靠性研究领域基本上是空白,因此有必要对CCGA返修（植柱）技术可靠性进行深入的研究。通过建造CCGA焊柱焊点的有限元分析模型,简化有限元分析模型、确定材料特性参数及边界条件等,开展了模型的可靠性仿真分析,得出疲劳失效的具体位置。运用C-M经典方程,对返修植柱后的CCGA进行了可靠性加速寿命预测。仿真结果可见焊柱焊点应力集中在靠近陶瓷封装体的一侧,且最大应力应变处位于封装体外围最边角处。运用C-M方程预测返修后的CCGA在-55℃100℃时,焊点疲劳寿命为427.85次循环,满...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CCGA外观及结构示意图
图 1-2 两种焊柱典型结构[14]九九三年，由 IBM 公司首先研发出了铸柱型焊柱。通过高铅锡料，将焊接在封装体上，然后通过采用常规焊料再将元器件焊接在印制板上终完成元器件的焊接工作[15]。般情况下，在返修过程中铸型焊柱是难以清除干净的，这种情况时常试阶段，即当一块成品芯片发现了测试问题并进行返工处理时，那么柱型焊柱种种优点的就是 CLASP 型焊柱[16]优越性便体现了出来。它过程中，使用了一些 Pd 元素的金属作为共晶焊料。而掺杂了 Pb 金属料在 183℃时是可以熔化的。在形成金属化合物以后，熔点也会提升以上。这使得在器件封装及 PCB 返修过程中就像是用了高温焊料一修的门槛降低很多[17]。内市场中，由于宇航级 FPGA 普遍价值较高（视逻辑门数 10 万-50 万
应用封装结构为 CCGA717，设计制作专用的可供电性能测试使用的“菊花链”互连结构,如图2-1。经过中电 13 所封装厂制备，得到经封装后的 CCGA 实验样片。实验过程中，连续检测节点电路电阻变化，当测得的电阻增加到 100Ω 时，表示焊点已经断裂，用以判定焊点的失效情况。每 50 次循环测量一次监测电路中各回路电阻值，随着实验的进行，逐渐提高监测频率。当监测电阻值超过初始值 100Ω 以上时，视为发生失效。图 2-1 菊花链样片节点及 PCB 节点图 2-2 待植柱的 CCGA 菊花链样片
【参考文献】：
期刊论文
[1]CCGA封装特性及其在航天产品中的应用[J]. 吕强,尤明懿,陈贺贤,张朝晖,唐飞. 电子工艺技术. 2014(04)
[2]CCGA焊柱受力状态下热疲劳寿命的研究[J]. 吕强,尤明懿,管宇辉,陈甲强. 电子工艺技术. 2013(06)
[3]返修工作站用于小批量BGA的高质量焊接[J]. 张峻,周海涛,张彬彬. 电子工艺技术. 2013(05)
[4]CBGA、CCGA植球植柱焊接返工可靠性研究[J]. 丁荣峥,杨轶博,陈波,朱媛,高娜燕. 电子与封装. 2012(12)
[5]BGA和CCGA形位尺寸测试方法研究[J]. 杨轶博,丁荣峥,明雪飞,陈波. 电子与封装. 2012(10)
[6]BGA焊点可靠性研究综述[J]. 陈丽丽,李思阳,赵金林. 电子质量. 2012(09)
[7]振动环境下焊点疲劳失效与裂纹扩展分析[J]. 褚卫华,李树成. 强度与环境. 2012(04)
[8]无铅BGA返修工艺方法[J]. 张伟,孙守红,石宝松. 电子工艺技术. 2012(02)
[9]低应力柔性CCGA焊点设计及其可靠性预测[J]. 赵智力,孙凤莲,王丽凤,田崇军. 焊接学报. 2012(01)
[10]CCGA器件的可靠性组装及力学加固工艺[J]. 张伟,孙守红,孙慧. 电子工艺技术. 2011(06)
硕士论文
[1]BGA焊点在不同加载方式下的纳米力学行为研究[D]. 刘阁旭.哈尔滨理工大学 2014
[2]BGA封装的可靠性模拟与实验验证[D]. 薛明阳.华南理工大学 2013
[3]高密度大尺寸CCGA二级封装可靠性分析及结构设计[D]. 陈莹磊.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3560641
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CCGA外观及结构示意图
图 1-2 两种焊柱典型结构[14]九九三年，由 IBM 公司首先研发出了铸柱型焊柱。通过高铅锡料，将焊接在封装体上，然后通过采用常规焊料再将元器件焊接在印制板上终完成元器件的焊接工作[15]。般情况下，在返修过程中铸型焊柱是难以清除干净的，这种情况时常试阶段，即当一块成品芯片发现了测试问题并进行返工处理时，那么柱型焊柱种种优点的就是 CLASP 型焊柱[16]优越性便体现了出来。它过程中，使用了一些 Pd 元素的金属作为共晶焊料。而掺杂了 Pb 金属料在 183℃时是可以熔化的。在形成金属化合物以后，熔点也会提升以上。这使得在器件封装及 PCB 返修过程中就像是用了高温焊料一修的门槛降低很多[17]。内市场中，由于宇航级 FPGA 普遍价值较高（视逻辑门数 10 万-50 万
应用封装结构为 CCGA717，设计制作专用的可供电性能测试使用的“菊花链”互连结构,如图2-1。经过中电 13 所封装厂制备，得到经封装后的 CCGA 实验样片。实验过程中，连续检测节点电路电阻变化，当测得的电阻增加到 100Ω 时，表示焊点已经断裂，用以判定焊点的失效情况。每 50 次循环测量一次监测电路中各回路电阻值，随着实验的进行，逐渐提高监测频率。当监测电阻值超过初始值 100Ω 以上时，视为发生失效。图 2-1 菊花链样片节点及 PCB 节点图 2-2 待植柱的 CCGA 菊花链样片
【参考文献】：
期刊论文
[1]CCGA封装特性及其在航天产品中的应用[J]. 吕强,尤明懿,陈贺贤,张朝晖,唐飞. 电子工艺技术. 2014(04)
[2]CCGA焊柱受力状态下热疲劳寿命的研究[J]. 吕强,尤明懿,管宇辉,陈甲强. 电子工艺技术. 2013(06)
[3]返修工作站用于小批量BGA的高质量焊接[J]. 张峻,周海涛,张彬彬. 电子工艺技术. 2013(05)
[4]CBGA、CCGA植球植柱焊接返工可靠性研究[J]. 丁荣峥,杨轶博,陈波,朱媛,高娜燕. 电子与封装. 2012(12)
[5]BGA和CCGA形位尺寸测试方法研究[J]. 杨轶博,丁荣峥,明雪飞,陈波. 电子与封装. 2012(10)
[6]BGA焊点可靠性研究综述[J]. 陈丽丽,李思阳,赵金林. 电子质量. 2012(09)
[7]振动环境下焊点疲劳失效与裂纹扩展分析[J]. 褚卫华,李树成. 强度与环境. 2012(04)
[8]无铅BGA返修工艺方法[J]. 张伟,孙守红,石宝松. 电子工艺技术. 2012(02)
[9]低应力柔性CCGA焊点设计及其可靠性预测[J]. 赵智力,孙凤莲,王丽凤,田崇军. 焊接学报. 2012(01)
[10]CCGA器件的可靠性组装及力学加固工艺[J]. 张伟,孙守红,孙慧. 电子工艺技术. 2011(06)
硕士论文
[1]BGA焊点在不同加载方式下的纳米力学行为研究[D]. 刘阁旭.哈尔滨理工大学 2014
[2]BGA封装的可靠性模拟与实验验证[D]. 薛明阳.华南理工大学 2013
[3]高密度大尺寸CCGA二级封装可靠性分析及结构设计[D]. 陈莹磊.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3560641
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