张 龙， 黄春跃， 黄 伟， 华建威

(桂林电子科技大学 机电工程学院， 广西 桂林 541004)

基于Patran及频域分析的叠层焊点随机振动可靠性分析

张 龙， 黄春跃， 黄 伟， 华建威

(桂林电子科技大学 机电工程学院， 广西 桂林 541004)

基于Patran软件建立了叠层焊点三维有限元分析模型，分析了随机振动条件下叠层焊点的固有频率、振型和频率响应规律，获得了叠层焊点应力应变分布和应变功率谱密度响应曲线，并基于功率谱和雨流计数法计算出了叠层焊点振动疲劳寿命；分析了焊盘直径和焊点最大径向直径对叠层焊点随机振动寿命影响。仿真结果表明：在叠层焊点高0.5 mm、焊盘直径0.3 mm和焊点径向最大直径0.4 mm时其随机振动疲劳寿命为3 132 h；当焊盘直径从0.2 mm增加到0.35 mm时，叠层焊点振动疲劳寿命随焊盘直径增大而增大；当焊点最大径向直径从0.4 mm增加到0.55 mm时，叠层焊点振动疲劳寿命随焊点最大径向直径增大而减少。

随机振动；叠层焊点；功率谱；疲劳寿命；有限元分析

球栅阵列(Ball Grid Array, BGA)焊点起着电气连接、机械支撑及传热作用，在倒装芯片封装中占有举足轻重的地位。为了提高BGA焊点的热疲劳寿命，一是尽可能增加焊点高度，二是在芯片下填充树脂。采用叠层焊点的方式即可使焊点高度大大增加，从而提高焊点可靠性[1]。针对叠层焊点热疲劳寿命，Yan等[2]制作了双层锡铅焊料焊点，经热循环冲击实验证明该种双层焊点的可靠性是常规单层焊点的1.5倍；Keser等[3]制作了双层焊点并在-55～+125 ℃条件下经1 000周热循环加载测试证明双层焊点均无失效产生；……