計算機模擬焊點可靠性試驗(doc 5頁)

計算機模擬焊點可靠性試驗內容摘要：
　　在微電子工業中，一個封裝的可靠性一般是通過其焊點的完整性來評估的。錫鉛共晶與近共晶焊錫合金是在電子封裝中最常用的接合材料，提供電氣與溫度的互聯，以及機械的支持。由於元件內部散熱和環境溫度的變化而產生的溫度波動，加上焊錫與封裝材料之間熱膨脹係統(CTE)的不匹配，造成焊接點的熱機疲勞。不斷的損壞最終導致元件的失效。
　　在工業中，決定失效循環次數的標準方法是在一個溫室內進行高度加速的應力試驗。溫度循環過程是昂貴和費時的，但是計算機模擬是這些問題的很好的替代方案。模擬可能對新的封裝設計甚至更為有利，因為原型試驗載體的製造成本非常高。本文的目的是要顯示，通過在一個商業有限單元(finite element)代碼中使用一種新的插入式專門用途的材料子程序，試驗可以在計算機屏幕上模擬。
建模與試驗
　　寧可通過計算程序試驗來決定焊點可靠性的其中一個理由是缺乏已驗證的專用材料模型和軟件包。例如，市場上現有的所有主要的商業有限單元分析代碼都對應力分析有效，但是都缺乏對焊點以統一的方式進行循環失效分析的能力。該過程要求一個基於損傷機製理論的專門材料模型和在實際焊點水平上的驗證。可以肯定的是，所有主要的有限單元分析代碼都允許用戶實施其自己的用戶定義的插入式材料子程序。
　　直到現在，還不可能測量疲勞試驗期間在焊點內的應力場，這對確認材料模型是必須的。在Buffalo大學的電子封裝實驗室(UB-EPL)開發的一個Moiré幹涉測量係統允許在疲勞試驗到失效期間的應力場測試。
　　基於熱力學原理的疲勞壽命預測模型也已經在UB-EPL開發出來，並用於實際的BGA封裝可靠性試驗的計算機模擬。在焊點內的損傷，相當於在循環熱機負載下材料的退化，用一個熱力學構架來量化。損傷，作為一個內部狀態變量，結合一個基於懦變的構造模型，用於描述焊點的反映。該模型通過其用戶定義的子程序實施到一個商業有限單元包中。

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