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1、,第4卷第6期电子与封装总第2()期..,Vol4No60411ELECTRONICS&PACKZ、GING20年月___:_:一封一琴与粤芳PBGA中环氧模塑封装材料的热力学应力分析秦连城都秀云杨道国刘士龙,(桂林电子工业学院广西桂林541004:,摘要本文采用有限元模拟的方法对塑封焊球栅阵列PBGA的再回流焊接过程及其后的热循环,。进行了仿真其中环氧模塑封装材料EMC采用了粘弹性和线弹性两种材料模式仿真中主要对EMC再回流焊接过程产生的残余应力和热循环载荷下的热应力/应变进行了分析;也讨论了EMC材料模式对。:应力值的影响结果表明线弹性模式
2、的EMC的应力值明显高于粘弹性模式的;在热循环载荷下EMC,,。中应力水平并不高但开裂应变却非常高因此在EMC中很可能引发疲劳裂纹:;;;关键词塑封焊球阵列封装(PBGA)环氧模塑封装材料(EMC)有限元仿真热循环中图分类号:TN305·94文献标识码:A文章编号:1681一1070(2004)06一26一04The1lleo一MechaniealSterssAnalysisofEPoxyMoldingComPoundinPBGAmr,,QinLian一chengHaoXiu一yunYangDao-guo,LiuShi一longunve,,了G
3、iliirsiytofElectornieTeehnologyGuan1Guilin541004ehian)Unsrac:ns,AbttIthiPaPerthereflowsolderingProeessandtheofllowingthermaleyclesaremodeledinaPlastieBallGridArray(pBGA)usingfiniteelementanalysismethod.Inthesimulation,theEPoxyMoldingCompound(EMC)15modeledasviseoelastieandela
4、sticproPerties.Basedonthesimulationresults,thereflow一indueedresidualstressandthethermalstress/strainduringthermaleyclingareanalyzedandthematerialmodeseefetonthestressvalueinEMC15alsoinvestigated.TheresultsshowiftheEMC15consideredaselastiematerial,thestresslevelbeeomeshigher.
5、AldthestresslevelintheEMC15notveryhigh,butunderthermalcyelingeondition,aftigueeraekingmaybeinitiated.Keywords:PBGAEMCFiniteElementModelingThermalCyele伏变化,封装器件将经受温度循环,在温度循环过程中,由于封装器件各材料间热膨胀系数的不同,1引言,在EMC内部将会引发裂纹并扩展最终导致热疲劳电子、、,。封装对小型高密度高可靠性的要求失效关于焊点的热疲劳失效已经有很多学者进行`,2。导致了塑封焊球阵列
6、PBGA!〕[”」,,技术的迅速发展了研究但对EMC热疲劳失效的研究却很少,环氧模塑封装材料EMC由于它较好的性能价格比。因此本文以讨论EMC为主。已经成为PBGA封装中不可缺少的一部分但是由于电子器件朝着体积微小化、高互连密度方向EMC的热疲劳失效是微电子器件失效的主要原因之发展,使得对实际的微电子器件进行热机械性能测试,·一这主要是由于电路的周期性通断和环境温度的起变得非常困难甚至不可能,因此有限元模拟已经成为:0一一收稿日期203041第卷第6期秦连城、、、刘士龙4郝秀云杨道国PG中环氧模B塑封装材料的热力学应力分析’。电子器件热机械可靠
7、性模拟分析的主要手段[〕本:有限元分析中的边界条件对称轴上的节点施,文作为C热M疲劳失效研究的前期工作主要通过加Xu二。),位于对称轴上的方向的约束(左下角PBGA。有限元仿真的方法模拟了的再回流焊接过程及节点施加Y方向的约束(u=v=O),其后的热循环并对EMC再回流焊接过程产生的残.22模拟中热载荷。余应力和热循环载荷下的热应力/应变进行了分析模拟中采取的热载荷主要包括从固化温度的冷,又由于很多文献中为了模拟的简便EMc,:将粘弹性的却再回流和三个热循环从EMC的固化温度175℃,材料假定为线弹性的〔4」使得模拟结果与实际差异25℃1一2;
8、以10℃/mni的速率冷却到室温()在室,EC较大因此本文对M采用了粘弹性和线弹性两种材温下保持3Omni(2一3);接下来是焊点的再回流过,料模式进
