苏步升，吕立明

（中国工程物理研究院电子工程研究所，四川 绵阳 621999）

1 前言

近年来，封装技术的功能一体化，体积小型化趋势发展迅速，同时对封装产品的稳定性与可靠性提出了高标准、严要求。军用射频SiP产品有着小批量、高价值、结构复杂、工作环境极端等特点。而射频SiP产品由于自身结构特点：置球径小、密度高、置球间距小、数目多，无underfill，置球应力更集中，因此，比普通的SiP电子器件追求更高的可靠性与稳定性。

SiP产品的失效符合木桶效应，大多是由于SiP内可靠性最薄弱器件，引线，或置球的失效直接导致的。从长期来看，SiP产品在服役过程中受到周期载荷或随机载荷的作用，逐渐积累损伤导致失效，其中可靠性最薄弱的层间BGA置球阵列的失效是直接原因。文献[1]中田野等人的研究指出了热循环载荷下BGA阵列的薄弱点关键置球是最外侧边角处置球。徐幸等人的研究表明，由于热膨胀系数的不匹配，关键位置置球与焊盘界面外缘处应力最大，是置球中最易损伤的薄弱点。引起置球失效的载荷中有55%来自热载荷。在热循环载荷的长时间作用下，置球发生蠕变应变等，产生缺陷损伤累加效应，导致裂纹等缺陷愈演愈烈，从而疲劳失效。在失效物理学领域有多种研究置球裂纹生长规律的方法。近年来，Darveaux提出的基于应变能的疲劳寿命公式被广泛认可，它将裂纹扩展速率使用应变能及其他参数表示，将裂纹贯穿置球直径作为置球失效标准。文献[4]中邵陈希基于Darveaux寿命公式，使用有限元方法研究了置球对环境温度载荷以及热源载荷的响应，并计算了疲劳寿命值。……