一種球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]世界正步入信息時(shí)代，信息流通與交換需要先進(jìn)的傳輸系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)，更需要支持信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高精密電子器件和集成電路。球形觸點(diǎn)陣列(BGA)是發(fā)展速度最迅速的最新表面安裝技術(shù)中的一類封裝形式。很多精密電路板的設(shè)計(jì)都必須有BGA，BGA封裝的好壞也將直接影響電路板的使用性能。目前，電子封裝器件在服役過程中，電路的周期性通斷和環(huán)境溫度的周期變化，使焊點(diǎn)經(jīng)受溫度循環(huán)作用，導(dǎo)致焊點(diǎn)失效，因此，對(duì)BGA封裝焊點(diǎn)可靠性分析刻不容緩。隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，對(duì)BGA封裝焊點(diǎn)可靠性分析周期也提出了新的要求。但是，現(xiàn)在焊點(diǎn)失效問題還是通過傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，了解其失效機(jī)理，從而去處理失效問題，分析周期太長(zhǎng)，效率低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于通過一種球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法，來解決以上【背景技術(shù)】部分提到的問題。
[0004]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法，其包括如下步驟:
[0006]S101、對(duì)球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)的整個(gè)模型進(jìn)行建模，得到結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料模型分析參數(shù)；S102、網(wǎng)格劃分；S103、定義載荷；S104、有限元分析及后處理；S105、疲勞模型計(jì)算；S106、判斷焊點(diǎn)壽命是否滿足設(shè)計(jì)要求，若滿足，則結(jié)束，否則返回步驟SlOl。
[0007]特別地，所述步驟SlOl中對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行建模，包括芯片封裝、印制板基板、焊點(diǎn)、上下焊盤；其中，焊點(diǎn)失效需設(shè)置Anand粘塑性模型，采取結(jié)構(gòu)非線性分析，而對(duì)于其它部件采取線性分析。
[0008]特別地，所述步驟S102中在進(jìn)行結(jié)構(gòu)非線性仿真分析時(shí)，要保證網(wǎng)格的均勻性，將焊點(diǎn)與焊點(diǎn)的網(wǎng)格差異性控制到最小范圍。
[0009]特別地，所述步驟S104還包括:在仿真結(jié)果中，找到總應(yīng)變范圍最大的焊點(diǎn)，并在該焊點(diǎn)上找出總應(yīng)變范圍最大的節(jié)點(diǎn)，最終所選取的仿真結(jié)果即為該節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變范圍。
[0010]特別地，所述步驟S105中疲勞模型計(jì)算具體包括:S1051、計(jì)算_55°C _125°C加速環(huán)境下的壽命值；S1052、計(jì)算球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)真實(shí)使用環(huán)境下的壽命值；根據(jù)所述加速環(huán)境下的壽命值，結(jié)合Norris-Landzberg公式計(jì)算出真實(shí)使用環(huán)境中焊點(diǎn)的壽命。
[0011]特別地，所述步驟S1051具體包括:利用采集到的總應(yīng)變范圍最大的焊點(diǎn)，結(jié)合Coffin-Manson方程，計(jì)算出加速環(huán)境下的壽命值。
[0012]本發(fā)明提出的球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法使用仿真對(duì)球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)失效進(jìn)行分析，不僅縮短了球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性分析的周期，而且給出了球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠的使用壽命數(shù)據(jù)，為前期設(shè)計(jì)提供依據(jù)、后期改進(jìn)提供優(yōu)化方向。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容，除非另有定義，本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例，不是旨在于限制本發(fā)明。
[0015]請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法流程圖。
[0016]本實(shí)施例中球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法具體包括如下步驟:
[0017]S101、對(duì)球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)的整個(gè)模型進(jìn)行建模，獲得結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料模型分析參數(shù)。
[0018]球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真分析前，要對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行建模，主要包括芯片封裝、印制板基板、焊點(diǎn)、上下焊盤，這其中焊點(diǎn)失效要設(shè)置Anand粘塑性模型，采取結(jié)構(gòu)非線性分析，而對(duì)于其他部件采取線性分析，如此在進(jìn)行材料設(shè)置過程中要對(duì)應(yīng)各個(gè)部件的分析類型進(jìn)行定義。
[0019]S102、網(wǎng)格劃分。S103、定義載荷。S104、有限元分析及后處理。
[0020]整個(gè)仿真是基于應(yīng)變疲勞的方式分析的，采取加速環(huán)境進(jìn)行模擬，本實(shí)施例中采用的是美軍標(biāo)要求_55°C _125°C的高低溫循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)。在結(jié)構(gòu)非線性仿真分析中，要保證網(wǎng)格的均勻性，將焊點(diǎn)與焊點(diǎn)的網(wǎng)格差異性控制到最小范圍，減少奇點(diǎn)的發(fā)生，從而保證仿真結(jié)果更加接近真實(shí)狀態(tài)。在仿真結(jié)果中，一定要找到總應(yīng)變范圍最大的焊點(diǎn)，并在該焊點(diǎn)上找出總應(yīng)變范圍最大的節(jié)點(diǎn)，最終所選取的仿真結(jié)果即為該節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變范圍。
[0021]S105、疲勞模型計(jì)算；S106、判斷焊點(diǎn)壽命是否滿足設(shè)計(jì)要求，若滿足，則結(jié)束，否則返回步驟SlOl。
[0022]疲勞模型計(jì)算具體包括:S1051、計(jì)算_55°C _125°C加速環(huán)境下的壽命值。利用采集到的總應(yīng)變范圍最大的焊點(diǎn)，結(jié)合Cof f in-Manson方程，計(jì)算出加速環(huán)境下的壽命值。需要說明的是，Coffin-Manson模型是一種以塑性應(yīng)變幅為參考量的疲勞壽命描述方法。S1052、計(jì)算球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)真實(shí)使用環(huán)境下的壽命值。焊點(diǎn)失效壽命受溫度變化范圍、熱循環(huán)周期和熱循環(huán)頻率等因素的影響。根據(jù)步驟S1051計(jì)算出的加速環(huán)境下的壽命值，結(jié)合Norris-Landzberg公式計(jì)算出真實(shí)使用環(huán)境中焊點(diǎn)的壽命。需要說明的是，Norris-Landzberg是溫度循環(huán)模型，說明了溫度漂移，高溫極限，還有涉及應(yīng)力松弛的鉛軸承焊接合金由時(shí)間決定的熱機(jī)行為。
[0023]本發(fā)明的技術(shù)方案使用仿真對(duì)球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)失效進(jìn)行分析，不僅縮短了球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性分析的周期，而且給出了球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠的使用壽命數(shù)據(jù)，為前期設(shè)計(jì)提供依據(jù)、后期改進(jìn)提供優(yōu)化方向。
[0024]注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法，其特征在于，包括如下步驟:S101、對(duì)球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)的整個(gè)模型進(jìn)行建模，得到結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料模型分析參數(shù)； S102、網(wǎng)格劃分；S103、定義載荷；S104、有限元分析及后處理；S105、疲勞模型計(jì)算；S106、判斷焊點(diǎn)壽命是否滿足設(shè)計(jì)要求，若滿足，則結(jié)束，否則返回步驟SlOl。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法，其特征在于，所述步驟SlOl中對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行建模，包括芯片封裝、印制板基板、焊點(diǎn)、上下焊盤；其中，焊點(diǎn)失效需設(shè)置Anand粘塑性模型，采取結(jié)構(gòu)非線性分析，而對(duì)于其它部件采取線性分析。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法，其特征在于，所述步驟S102中在進(jìn)行結(jié)構(gòu)非線性仿真分析時(shí)，需保證網(wǎng)格的均勻性，并將焊點(diǎn)與焊點(diǎn)的網(wǎng)格差異性控制到最小范圍。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法，其特征在于，所述步驟S104還包括:在仿真結(jié)果中，找到總應(yīng)變范圍最大的焊點(diǎn)，并在該焊點(diǎn)上找出總應(yīng)變范圍最大的節(jié)點(diǎn)，最終所選取的仿真結(jié)果即為該節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變范圍。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法，其特征在于，所述步驟S105中疲勞模型計(jì)算具體包括:S1051、計(jì)算-55°C _125°C加速環(huán)境下的壽命值；S1052、計(jì)算球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)真實(shí)使用環(huán)境下的壽命值；根據(jù)所述加速環(huán)境下的壽命值，結(jié)合Norris-Landzberg公式計(jì)算出真實(shí)使用環(huán)境中焊點(diǎn)的壽命。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法，其特征在于，所述步驟S1051具體包括:利用采集到的總應(yīng)變范圍最大的焊點(diǎn)，結(jié)合CofTin-Manson方程，計(jì)算出加速環(huán)境下的壽命值。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性仿真方法，包括如下步驟：S101、對(duì)球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)的整個(gè)模型進(jìn)行建模，獲得結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料模型分析參數(shù)。S102、網(wǎng)格劃分。S103、定義載荷。S104、有限元分析及后處理。S105、疲勞模型計(jì)算。S106、判斷焊點(diǎn)壽命是否滿足設(shè)計(jì)要求，若滿足，則結(jié)束，否則返回步驟S101。本發(fā)明使用仿真對(duì)焊點(diǎn)失效進(jìn)行分析，不僅縮短了球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠性分析的周期，而且給出了球形觸點(diǎn)陣列封裝焊點(diǎn)可靠的使用壽命數(shù)據(jù)，為前期設(shè)計(jì)提供依據(jù)、后期改進(jìn)提供優(yōu)化方向。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN104951625
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510411175
【發(fā)明人】朱玉丹, 魯文牧, 陳躍, 周向陽, 尤成東, 拜衛(wèi)東
【申請(qǐng)人】無錫市同步電子科技有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年7月14日