王祥林，徐 颖



孔洞对BGA封装焊点热疲劳可靠性影响的概率分析

王祥林，徐 颖

（南京航空航天大学 能源与动力学院，江苏 南京 210016）

采用有限元分析、蒙特卡罗模拟和概率分析相结合的方法，研究了BGA(Ball Grid Array)封装焊点内部孔洞对焊点的热疲劳可靠性的影响规律。先用X-Ray检测仪对BGA封装进行无损检测，获得焊点内部孔洞尺寸及其分布规律，然后通过有限元软件建立BGA封装模型进行计算分析，针对危险焊点进行参数化建模，建立了含孔洞尺寸及位置呈随机分布的焊点有限元分析子模型。通过后处理获取塑性应变能密度作为响应值，构造随机孔洞参数与塑性应变能密度的代理模型，并运用蒙特卡罗随机模拟方法，研究了孔洞对焊点热疲劳可靠性的影响规律。结果表明，除了位于焊点顶部区域的小孔洞以外，大部分孔洞的出现都会提高焊点的热疲劳可靠性。

BGA封装；焊点；孔洞；有限元；概率分析；热疲劳可靠性

BGA技术（Ball Grid Array Package）即球栅阵列封装技术，凭借其优良的特点即芯片引脚不是分布在芯片的周围，而是以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，从而实现了器件更小，引脚数更多，引脚间距更大，成品组装率更高，电性能更优良，因而被广泛地应用到家电、通讯、汽车、航空和军事等各个领域，从而也使得BGA封装的可靠性得到了广泛的关注。焊点失效是BGA封装失效的主要原因，而焊点失效原因有机械、热、电、辐射和化学腐蚀等，其中热疲劳失效是焊点失效的主要原因之一[1]。……