基于ECPT的焊点可靠性评估方法研究

发布时间：2020-10-11 02:41

　　 BGA(Ball Grid Array,球状引脚栅格阵列)和SMT(Surface Mount Technology,表面安装技术)等电子封装技术适应了电子产品对功能、性能、集成度、尺寸缩小的需求,但是随着电路板上的引脚密度增大、间距缩小及封装尺寸下降,电子产品可靠性受到的影响颇深。随着焊点尺寸的减小、焊点低铅化甚至无铅化的发展趋势,焊点越来越容易出现缺陷,为了封装技术更快的发展,对焊点缺陷进行检测和可靠性评估就相当重要。目前,针对焊点的可靠性评估大致有以下3个方面:焊点失效过程中裂纹的产生以及扩展规律、焊点的寿命预测、不同封装结构以及材料参数对焊点寿命的影响。本文主要讨论基于温度循环的焊点疲劳寿命预测方法研究,此时寿命即焊点疲劳破坏前经历的热循环数,文中以小尺寸或者微尺寸BGA和SMT封装焊点为研究对象,在分析和总结各种寿命预测方法和模型的基础上提出基于脉冲涡流热成像技术对焊点进行疲劳寿命预测的方法。本文研究内容如下:1.考虑热-力耦合对焊点进行疲劳寿命预测的建模仿真研究。建立焊点模型,通过对裂纹焊点进行仿真研究,分析焊点寿命随裂纹长度、宽度及裂纹位置变化的规律,并分析影响焊点疲劳寿命的主要因素。2.考虑电磁热等基于ECPT(Eddy Current Pulsed Thermography,涡流脉冲热成像)对焊点建模仿真。根据ECPT缺陷检测的原理,分别分析不同裂纹长度、不同裂纹宽度及不同裂纹位置的情况下,焊球裂纹对焊球顶端面温度的影响,并分析裂纹与焊点顶端面温度的关系。3.搭建涡流脉冲热成像实验系统,进行实验验证。分别对不同裂纹长度的BGA和SMT封装焊点进行缺陷检测实验,结合图像处理算法如对焊点检测的热图像进行分析处理,以减少实验中各种因素(如提离)的影响,并分析裂纹长度和焊点顶端面温度或温度差的关系。本文以BGA和SMT两种封装类型的焊点为对象,进行仿真和实验研究,结果表明基于ECPT通过提取焊点热图像顶端面温度及其分布来评估BGA焊点寿命的方法具有可行性,而对SMT焊点来说,还有待进一步的研究。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG40;TP391.41
【部分图文】：

电子科技大学硕士学位论文 QFP 封装多，但引脚间距明显增大，因此组装相同的情况下，可减少 30%以上的封装尺寸；他封装方式， BGA 功耗增加，但可用可控塌陷而改善它的电热性能；FP 减少 1/2 以上，重量减轻 3/4 以上；减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高；共面焊接，可靠性高；装仍与 QFP、PGA 一样，占用基板面积过大。

图 1-1 BGA 封装结构示意图装通过回流焊工艺，按照阵列形式分布制作球形引脚作形而非针形、片形或线性引脚，是为了和器件的结构不同 BGA 封装主要分为三种[6]。球栅阵列（Ceramic Ball Grid Array）：出现时间最早，料是陶瓷，使用密封焊料将金属盖板焊接在基板上，保护作用。它的优点为高可靠性、高共面性、高成形密度。缺点为容易造成热失配、焊球不易对准及高封

图 1-3 TBGA 封装结构球栅阵列（Plastic Ball Grid Array）：PBGA 封装采用为焊接材料。焊球和封装体不需要额外的焊接即可连接。它的优点是不易造成热失配、共面性要求低、对准率其缺点为对湿气敏感，不适用于对气密性和可靠性要图 1-4 PBGA 结构图封装
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本文编号：2835933