pop堆叠芯片振动疲劳及可靠性地研究

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1、独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：初谴2口件年占月7日学位论文版权使用授权书IIIHIIIIIHUlIIIIlllIlllllHIIIY2537422江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子

2、杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生院办理。本学位论文属于不保密团。学位论文作者签名：翻建20，铲年易月7日指导教师签名：2口，轳年占月．7日江苏大学硕士学位论文摘要电子科学技术的飞速发展使得电子产品的更新

3、换代更加频繁，消费者对电子产品的需求不断的提高，迫使电子产品不断向小型化、微型化、高密度和智能化的趋势发展。在这种发展过程中，为了满足电子产品的产品尺寸小，产品性能高的要求，因此电子产品的设计方向己由传统的平面空间转向新型的立体空间。叠层封装POP(package—on-package)的出现满足了这种要求。但是随着电子产品的使用环境日益恶劣，电子器件在运输和应用过程中容易受到各种随机振动载荷的影响而导致电子产品经受高周疲劳而失效，从而导致设备不能正常运转。因此，POP封装组件的动态特性和焊点的疲劳可靠性成为关注的焦点。本文设计并制作了一块包含POP

4、叠层封装组件的样品，针对该样品开展了动态特性和疲劳特性的实验、有限元模拟仿真等研究。主要研究内容如下：1)利用锤击激励法对实验样品进行动态特性实验。通过模态分析软件对实验数据进行分析，得到了该POP叠层封装在四点螺栓固定条件下的固有频率和模态振型。2)对POP组件进行了疲劳特性实验研究。在研究中通过实验仪器对POP组件施加正弦激励和随机振动载荷激励，建立了不同激励条件下的疲劳载荷谱，通过雨流计数法得到了不同激励条件下的应变幅值和持续时间。通过高周疲劳关系式建立了输入激励大小对疲劳寿命的影响曲线。最后基于三带技术和线性疲劳损伤累积准则计算了POP组件在

5、随机振动载荷下的疲劳寿命。31由于计算机设备的计算能力有限以及计算的模型十分复杂，在利用有限元软件ANSYS建立了该样品的有限元模型的时候进行适当的简化。利用ANSYS模态分析模块得到了该模型在四点固定方式下的前五阶固有频率和模态振型云图。将模拟仿真与实验结果对比分析，验证了模型建立的准确性，并分析了误差产生的原因。4)在模态分析基础上，利用ANSYS软件对POP叠层封装模型进行了随机振动仿真。得到了POP叠层封装在随机振动载荷激励条件下的应力应变云图、焊点的失效位置以及不同位置焊点的应力变化趋势。找出受力最TPOP堆叠芯片的振动疲劳可靠性研究大的焊

6、点的位置。并利用焊点体积内单元等效应变幅值的加权平均法，得到焊点的应变幅值，结合实验数据，得到了有限元仿真条件下的焊点的疲劳寿命。比较实验和仿真结果，两者相差不大。综上所述，本文主要是通过有限元仿真分析、模态实验和疲劳特性测试实验，分析了POP组件的振动可靠性，对POP组件的优化设计提供一定的参考价值，对POP叠层封装的可靠性设计有一定的指导意义。关键词：POP叠层封装，有限元模拟，动态特性，疲劳特性实验II江苏大学硕士学位论文ABSTRCTTherapiddevelopmentofElectronicScienceandtechnologymake

7、sthereplacementofelectronicproductsbecomesmorefrequent．Theconsumerdemandisgraduallyincreasing，whichforcestheelectronicproductdevelopmenttotrendtominiaturization，highdensityandintelligent．Withthedevelopment，thedesignofelectronicproductschangesfromtheplanetothree-dimensionalspace

8、tomeettherequirementsofsmallersizeandbetterperformance